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小型空气源热泵辅助太阳能热水装置性能模拟研究

作　者: 李志恒
导　师: 南晓红
学　校: 西安建筑科技大学
专　业: 供热、供燃气、通风及空调工程
关键词: 空气源热泵辅助太阳能系统非直膨并联式模拟影响因素性能参数最佳模式
分类号: TU822
类　型: 硕士论文
年　份: 2010年
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内容摘要

近年来,利用太阳能的热水装置被越来越多的建筑物采用,然而由于太阳能受到季节、天气以及地域差异的影响,热水装置一般需设置消耗大量电能的电辅助加热器,故此很多学者提出将热泵技术引入太阳能热水器,组成太阳能热泵系统(SHP)来最大程度克服两者的缺点、发挥两者的优点。本文以中国建筑热环境分析专用气象数据集中西安地区的气象资料为基础,建立关于空气源热泵辅助太阳能热水装置的模型,利用MATLAB语言编制了太阳能单元制热量、热泵单元制热量、制冷剂工质物性、热泵单元COP、热水装置COP等计算程序,预测系统的性能。通过所建模型对西安地区典型气象年、辐射极低年、辐射极高年等具有特点的年份,在具有各自辐射及气温特点的时间段中,模拟比较辐射强度、热泵开启时间、蒸发温度、冷凝温度等因素对于热水系统运行的影响,确定出该装置空气源热泵的能耗最低开启时间为下午3点至4点,并且呈现在起始水温高时最佳时间点靠后移,起始水温低时最佳时间点靠前移的规律,得出了太阳能单元和热泵单元并联运行的最佳运行模式和该模式下系统的年运行性能参数,为揭示该种热水系统节能的意义,为进一步研究空气源热泵辅助太阳能热水系统的性能和在西安乃至全国各地区的推广奠定了初步基础。

全文目录

摘要  3-4
ABSTRACT  4-9
1 绪论  9-17
  1.1 研究背景及意义  9-10
  1.2 研究现状  10-12
    1.2.1 国外研究现状及水平  10-11
    1.2.2 国内研究现状及水平  11-12
  1.3 本文研究内容  12-13
  1.4 MATLAB语言简介  13-17
    1.4.1 MATLAB的组成部分  14
    1.4.2 MATLAB的主要特点  14-17
2 空气源热泵辅助太阳能热水装置数学模型的建立  17-29
  2.1 太阳能集热单元的计算模型  18-20
    2.1.1 集热器得热量模拟  18-20
    2.1.2 太阳能单元单独运行时对水箱水温的影响  20
  2.2 空气源热泵单元的计算模型  20-26
    2.2.1 蒸发温度确定  21
    2.2.2 冷凝温度确定  21
    2.2.3 热泵循环计算中各状态点参数计算  21-24
    2.2.4 热泵循环模拟  24-26
  2.3 系统数学模型的整理  26-28
    2.3.1 系统模拟数学描述  26-27
    2.3.2 系统模拟流程图  27-28
  2.4 本章小结  28-29
3 典型时间系统模型参数研究  29-43
  3.1 太阳能单元供热能力研究  29-30
  3.2 系统计算工况选择研究  30-34
    3.2.1 太阳能单元侧的工况选择  30-32
    3.2.2 热泵单元侧的工况选择  32-33
    3.2.3 热水装置的工况选择  33-34
  3.3 各工况下热泵单元性能研究  34-42
    3.3.1 运行时间变化  34-36
    3.3.2 制热量变化  36-38
    3.3.3 轴功率变化  38-40
    3.3.4 压缩机COP变化  40-42
  3.4 本章小结  42-43
4 系统最优化运行模式研究  43-47
  4.1 热泵单元能耗最低点研究  43-45
  4.2 热水装置年运行研究  45-47
    4.2.1 优化模式与传统模式性能对比  45-46
    4.2.2 优化模式与电加热投入对比  46-47
5 结论与展望  47-49
  5.1 研究成果  47-48
  5.2 展望  48-49
致谢  49-51
参考文献  51-53

小型空气源热泵辅助太阳能热水装置性能模拟研究

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