相變蓄熱在太陽能熱泵供熱系統(tǒng)中的應(yīng)用研究.pdf

1、隨著太陽能熱泵供熱技術(shù)的發(fā)展，太陽能熱泵系統(tǒng)中蓄熱技術(shù)的研究也得到了越來越多的關(guān)注。本文對(duì)太陽能相變蓄熱熱泵供熱系統(tǒng)進(jìn)行了各部件的理論分析、模擬計(jì)算和實(shí)驗(yàn)研究，主要研究了以下幾個(gè)方面：相變蓄熱材料的蓄/放熱特性、相變蓄熱裝置的蓄/放熱特性、太陽能相變蓄熱熱泵供熱系統(tǒng)的能量轉(zhuǎn)換和相變蓄熱裝置對(duì)熱泵性能的影響等。
　　 基于Fluent軟件對(duì)圓柱形相變蓄熱體的蓄/放熱過程進(jìn)行了模擬，探討了恒壁溫下相變蓄熱體直徑對(duì)相變蓄熱體熔化放熱時(shí)

2、間的影響；相變蓄熱體不同間距對(duì)放熱的影響；相變蓄熱裝置的放熱過程；影響相變蓄熱裝置放熱性能的因素等。模擬結(jié)果表明：隨著相變蓄熱體直徑的增大，恒壁溫下相變蓄熱體的蓄/放熱時(shí)間延長。為了充分利用相變蓄熱材料的相變放熱量，應(yīng)該盡量減小相變蓄熱體的直徑；隨著相變蓄熱體間距的增大，相變蓄熱體周圍熱媒體的溫度升高越快；相變蓄熱裝置中，影響裝置放熱性能的因素較多，但當(dāng)相變材料和熱媒體確定后，主要的影響因素為相變蓄熱材料的形狀尺寸和熱媒體的流速。隨著相

3、變體直徑的增大，熱媒體流速的減小，相變蓄熱裝置的放熱時(shí)間將增長，反之減小。綜上所述，對(duì)于相變材料直徑的確定應(yīng)根據(jù)實(shí)際情況而定，在保證蓄熱裝置放熱時(shí)間的前提下要充分利用相變蓄熱體的相變放熱量。
　　 在Trnsys平臺(tái)上，建立了太陽能相變蓄熱熱泵供熱系統(tǒng)模型并進(jìn)行了模擬分析。研究太原市典型日太陽能集熱器集熱量、集熱器得到的有用能、相變蓄熱量、電輔助加熱量、熱泵熱源側(cè)得熱量、熱泵負(fù)荷側(cè)放熱量、集熱器的集熱效率、熱泵的COP以及整個(gè)系

4、統(tǒng)的COP等。對(duì)太原市采暖期各月和整個(gè)采暖期的上述各量進(jìn)行了模擬計(jì)算，并與無相變蓄熱工況進(jìn)行了對(duì)比。結(jié)果表明：在采暖期各月和整個(gè)采暖期，相變蓄熱的使用對(duì)太陽能熱泵供熱系統(tǒng)熱泵的平均COP影響較小，但可以增加太陽能集熱器的平均集熱效率。對(duì)于整個(gè)系統(tǒng)，采暖期相變材料的使用使系統(tǒng)的COP提高了0.38，同時(shí)存儲(chǔ)了一定的熱量。相變材料所儲(chǔ)存的能量占太陽能集熱器吸收有用能的2.64％。相變材料的使用可以節(jié)省電能11.34％。在整個(gè)采暖期，相變蓄熱