太陽能耦合空氣源熱泵一體化生活熱水系統(tǒng)的性能研究.pdf

1、隨著世界經濟快速發(fā)展，能源緊缺和環(huán)境惡化已成為全球性問題，各領域越來越重視對可再生能源的開發(fā)利用。制備生活熱水的能耗是我國居住建筑能源消耗的重要組成部分，隨著生活水平提高，這部分能耗還會繼續(xù)增長。
　　直接膨脹式太陽能熱泵熱水系統(tǒng)的集熱器蒸發(fā)器部件與空氣自然對流換熱，對流換熱系數較低，所需換熱面積非常大；現有太陽能輔助空氣源熱泵熱水系統(tǒng)是在空氣源熱泵熱水系統(tǒng)（ASHP DHW系統(tǒng)）和太陽能熱水系統(tǒng)（SDHW系統(tǒng)）兩套系統(tǒng)基礎上組合

2、而來，布置面積過大、布置欠靈活。為解決上述問題，本文提出太陽能/空氣能蒸發(fā)集熱器部件可同時吸收太陽能與空氣能，且該部件與空氣強制對流換熱，對流換熱系數高，所需換熱面積??；通過該部件構建了太陽能/空氣能熱泵(SASIHP),進而組成太陽能耦合空氣源熱泵一體化熱水系統(tǒng)（SASIHPDHW系統(tǒng)）。SASIHP DHW系統(tǒng)占地面積小、外露管線少，且兼顧了ASHP DHW和SDHW兩個系統(tǒng)的性能優(yōu)勢，這對降低熱水能耗，促進建筑節(jié)能具有重要實用價值

3、和意義。
　　為驗證SASIHP DHW系統(tǒng)的性能優(yōu)劣，以太原地區(qū)居住建筑生活熱水用戶為研究對象，利用TRNSYS軟件搭建SASIHP DHW系統(tǒng)和ASHP DHW系統(tǒng)，SDHW系統(tǒng)的仿真平臺，分析對比SASIHP DHW系統(tǒng)和其他熱水系統(tǒng)的系統(tǒng)COP、耗電量變化情況，對比其節(jié)能性。
　　模擬結果表明：SASIHP DHW系統(tǒng)年度耗電量為646.09 kWh，較SDHW系統(tǒng)的2204.49 kWh減少70.7％，較ASHP

4、DHW系統(tǒng)的711.07 kWh減少9.14%。SASIHP DHW系統(tǒng)ACOP（年均COP）為4.12，較ASHP DHW系統(tǒng)的3.69提高11.7%。在最有利工況7月22日，SASIHP的DCOP（日均COP）為6.02，較ASHP的4.9高出22.9%；耗電量為1.16kWh，較ASHP的1.42kWh降低18.31%。在最不利工況1月6日，SASIHP的DCOP為2.73，較ASHP的2.67高出2.25%；耗電量為2.55kW

5、h，較ASHP的2.62kWh降低2.67%。SASIHP系統(tǒng)性能較好，節(jié)能優(yōu)勢明顯。
　　搭建SASIHP DHW系統(tǒng)、ASHP DHW系統(tǒng)和電熱水系統(tǒng)的實驗裝置，測試它們在太原地區(qū)各季節(jié)典型氣象條件下的運行性能，并驗證模擬結果的正確性。
　　實驗結果表明：SASIHP DHW系統(tǒng)的耗電量較其他兩種系統(tǒng)低。夏季典型日SASIHP DHW系統(tǒng)COPH都較高，均在5.5以上，相對ASHP DHW系統(tǒng)COPH提高百分比均在20%

6、以上。過渡季節(jié)典型日SASIHP DHW系統(tǒng)COPH雖不是特別高，但都在4.09以上,相對ASHP DHW系統(tǒng)COPH提高百分比均在12%以上。冬季典型日除1月6日低溫高濕易結霜工況SASIHP DHW系統(tǒng)COPH為2.72，相對ASHP DHW系統(tǒng)COPH提高百分比為2.25%外，其他測試日SASIHP DHW系統(tǒng)COPH都在2.9左右,COPH提高百分比均在7%以上。實驗值與仿真模擬值誤差均在±10％以內，因此仿真模擬基本滿足要求，