太陽能熱泵熱水系統(tǒng)季節(jié)穩(wěn)定性及其提升策略研究.pdf

1、太陽輻射夏季強烈，冬季微弱，因此太陽能熱泵熱水系統(tǒng)存在季節(jié)性能不穩(wěn)定性，熱量來源于太陽能的空氣能熱泵熱水系統(tǒng)也存在季節(jié)性能不穩(wěn)定性。夏季熱量富裕，導(dǎo)致壓縮機排氣溫度過高;冬季環(huán)境氣溫較低，引起系統(tǒng)效率低下，壓縮機排氣溫度過高，頻繁啟停，壓縮機壽命下降。上述問題已經(jīng)成為制約太陽能及空氣能熱泵熱水器快速發(fā)展的重要障礙。
　　為解決常規(guī)太陽能熱泵熱水系統(tǒng)的上述問題。壓縮機排氣溫度和COP與熱泵系統(tǒng)各運行參數(shù)有著緊密的聯(lián)系。本論文在第二章

2、計算了運行參數(shù)對系統(tǒng)COP及壓縮機排氣溫度的影響。結(jié)果表明:增加過冷度有利于COP的提高;降低壓縮機吸氣過熱度或縮短高冷凝溫度運行時間有利于降低壓縮機排氣溫度。根據(jù)第二章研究結(jié)論，本論文創(chuàng)新性地設(shè)計了一種新型太陽能熱泵熱水系統(tǒng)(Seasonal stable solar heat pump hot watersystem，SSSHP)，并在本論文第三章對新系統(tǒng)的原理、設(shè)計思路進行闡述。
　　本論文第四章、第五章進行了SSSHP的設(shè)

3、計研究。根據(jù)相關(guān)熱泵熱水器國標(biāo)、規(guī)范，理論分析計算夏、冬季SSSHP的各主要熱力學(xué)性能指標(biāo)。以理論計算結(jié)果為依據(jù)，進行了系統(tǒng)各設(shè)備的設(shè)計。并研究出一種大幅提高換熱器換熱性能的新型設(shè)備——新型螺旋盤管換熱器(New coil heat exchanger, NCHE)。NCHE相比于常見的換熱器類型具有二次流增強擾動的流動特性，制作簡單、成本低、換熱性能好。理論分析與實驗研究表明，NCHE比普通螺旋盤管換熱器，盤管外水流速提高2.3倍，盤

4、管外表面對流換熱系數(shù)可提高1.69倍。
　　論文第六章進行了新型系統(tǒng)(SSSHP)與常規(guī)系統(tǒng)的對比實驗研究。實驗結(jié)果表明:1）冬季工況下，SSSHP的平均冷凝溫度降低，平均蒸發(fā)溫度提高。實驗表明SSSHP的壓縮機排氣溫度降低達20℃，幅度達19.9％，COP提升最高達33％。2）夏季工況下，SSSHP的平均冷凝溫度降低，平均蒸發(fā)溫度與常規(guī)系統(tǒng)的相差不大。實驗表明SSSHP的排氣溫度降低達11℃，降幅達10.7％;因增加了水泵功耗，

5、COP下降2％，但是在夏季，太陽能或空氣能熱泵熱水系統(tǒng)迫切需要解決的是壓縮機排氣溫度過高的問題，而系統(tǒng)夏季的COP是全年中最高的。3）過渡季節(jié)工況下，實驗證明預(yù)設(shè)定運行模式下的新系統(tǒng)和常規(guī)系統(tǒng)各主要性能參數(shù)相差不大，可以通過閥門切換成與常規(guī)系統(tǒng)相同的運行模式。
　　本論文研究成果可用于提升太陽能、空氣能熱泵熱水系統(tǒng)的全年穩(wěn)定性，尤其是提升了夏、冬季節(jié)系統(tǒng)中壓縮機的運行安全性。SSSHP應(yīng)用在高溫?zé)岜脽崴到y(tǒng)或季節(jié)環(huán)境氣溫變化相對較