太阳能热泵无水采暖系统的实验研究

【摘要】：近年来,化石能源等急剧消耗促进了社会经济的飞速发展,但同时对生态环境也造成了巨大的破坏,而太阳能作为一种清洁的可持续的能源越来越受到各国的重视。针对兰州地区冬季采暖时间长、常规能源消耗过大、太阳能资源丰富这一特点,提出了一种新型的太阳能热泵无水采暖系统,该系统将直接地板辐射采暖的舒适性、空气源热泵的高效性和太阳能热泵的节能性等优势很好的结合在一起。根据甘肃兰州地区冬季室外温度低、湿度低、太阳能辐射量大等特点,设计了一套太阳能无水采暖系统,对该系统进行了基本原理的阐述和理论分析,然后进行系统各组件选型设计和实验房的搭建,最后针对太阳能热泵无水采暖系统进行了系统性能的实验研究和系统经济性、综合热力性能的计算,通过实验结果分析得出得出新型的太阳能热泵无水系统在甘肃兰州地区的可行性。其主要研究的内容和结果如下:1、对太阳能热泵系统进行分类比较,提出了一种新型的太阳能热泵无水采暖系统,阐述该系统运行的基本原理,并进行系统理论分析。2、建立系统各组成部件模型并进行分析计算,在兰州地区建筑采暖规范的基础上搭建了太阳能热泵无水采暖系统实验房,并完成系统调试运行过程。3、通过太阳能辐射量、太阳能集热器集热量、室外气候状态之间的变化关系研究热泵压缩机、地暖盘管、太阳能集热器的性能和整个系统的性能,验证了该系统在甘肃兰州冬季热环境下的可行性,并与该地区常规供暖方式的系统性能进行了比较。4、引入热源效率和?效率来评价太阳能热泵无水采暖系统的综合热力性能,与其他常规供暖方式进行比较。使用费用年值法对太阳能热泵无水采暖系统、天然气锅炉系统、家用中央空调采暖系统进行了经济性方面的评价。通过实验研究表明,太阳能热泵无水采暖系统在甘肃兰州地区具有可行性且系统性能较高,该系统运行期间的平均COP随着室外温度和辐射量的上升而变大,晴天其平均COP为3.4,阴天其平均COP为2.6,雪天其平均COP为3.1,在室外温度为8℃时可达到最大COP值4.2;同时该系统在经济性方面具有一定的优势,虽然系统初始投资较高,但是系统运行的费用相对较低;并且在环境保护、节能减排等方面具有显著的效果。 【关键词】：太阳能 热泵 无水采暖 节能环保 可行性
【学位授予单位】：南昌大学
【学位级别】：硕士
【学位授予年份】：2015
【分类号】：TU832
【目录】：

• 摘要3-5
• ABSTRACT5-9
• 第一章 绪论9-15
• 1.1 课题研究背景及意义9-10
• 1.2 太阳能系统与热泵系统的结合10-11
• 1.3 国内外研究现状11-13
• 1.3.1 国外研究现状11-12
• 1.3.2 国内研究现状12-13
• 1.4 课题的研究目的与主要内容13-15
• 1.4.1 课题研究目的13-14
• 1.4.2 课题研究内容14-15
• 第二章 太阳能热泵无水采暖系统的理论研究和系统分析15-24
• 2.1 太阳能热泵系统15-19
• 2.1.1 直接膨胀式太阳能热泵系统15-16
• 2.1.2 间接膨胀式太阳能热泵系统16-19
• 2.2 太阳能热泵无水采暖系统19-22
• 2.2.1 系统原理19-20
• 2.2.2 理论分析20-22
• 2.3 本章小结22-24
• 第三章 实验设备选型设计及实验房的搭建24-42
• 3.1 实验房的设计及计算24-33
• 3.1.1 实验房整体布局规划24-29
• 3.1.2 无水采暖实验房构造层的传热计算29-31
• 3.1.3 实验房负荷计算31-33
• 3.2 实验设备选型33-39
• 3.2.1 太阳能集热器选型33-37
• 3.2.2 热泵蒸发器选型37-39
• 3.2.3 压缩机选型39
• 3.3 机组调试39-41
• 3.4 本章小结41-42
• 第四章 太阳能热泵无水采暖系统的性能测试42-49
• 4.1 太阳能热泵无水采暖系统实验方案42-43
• 4.1.1 实验目的42
• 4.1.2 实验内容42
• 4.1.3 实验方法42-43
• 4.2 实验测试结果与分析43-48
• 4.3 本章小结48-49
• 第五章 太阳能热泵无水采暖系统的综合热力性能与经济性分析49-54
• 5.1 综合热力性能分析49-50
• 5.1.1 综合热力性能计算49-50
• 5.1.2 不同供暖方式的综合热力性能比较50
• 5.2 经济性分析50-53
• 5.2.1 系统初始投资的比较51
• 5.2.2 系统运行费用的比较51-52
• 5.2.3 系统综合性能分析52-53
• 5.3 本章小结53-54
• 第六章 结论与展望54-56
• 6.1 结论54-55
• 6.2 展望55-56
• 致谢56-57
• 参考文献57-60
• 攻读学位期间所发表的学术论文60

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