空气型太阳能热泵供冷供热装置的研究

【摘要】：太阳能以其具有取之不尽、廉价、安全、无需运输、清洁无污染等独特的优点越来越得到重视,但太阳能也有强度较弱、不稳定性、季节和昼夜的间歇性等不足,使太阳能技术的广泛应用受到一定制约。 热泵是一种高效制热装置,与太阳能装置结合可较好地弥补太阳能资源的不足,太阳能热泵装置可兼有能源效率高、环境效益好、热能输出稳定可靠、可一套机组实现供冷供热两种功能等优势。 本文对空气型集热器太阳能热泵的四种典型结构型式及其工质运行走向进行了详细分析,并对其中的太阳能集热器与热泵换热器并联且有蓄能单元这一型式的性能进行了计算分析,结果表明该装置在夏季供冷期可比常规空调节电约20%,降低耗电费用约42%；在冬季供暖期的耗能量约为常规燃煤集中供热的23%,费用约为其的45%。 蓄能单元特性对空气型太阳能热泵供冷供热装置的性能具有重要影响,本文对典型因素对蓄能单元性能的关系进行了较系统的分析,具体包括蓄能单元的结构方案、空气在蓄能单元中的流动阻力与传热特性、蓄能单元中蓄能量的变化规律等。 在理论分析的基础上,建立了蓄能单元特性试验台,分别采用不同形状与尺寸的水容器进行了实验研究。结果表明,影响容器中水的温升速度的基本因素是容器的传热而积与贮水量之比、水温与热空气温差；水容器中单位质量贮水的蓄热量也与容器的传热面积与贮水量之比相关,即水容器的传热表面积与贮水质量之比越大,则其在相同的热空气条件下升温越快,单位质量水的蓄热量越多；三种容器的平均传热系数总体相差不大,其不同主要受容器形状和特征尺寸的影响。 【关键词】：太阳能 热泵 蓄能单元 供热 供冷
【学位授予单位】：天津科技大学
【学位级别】：硕士
【学位授予年份】：2010
【分类号】：TK515;TU83
【目录】：

• 摘要4-5
• ABSTRACT5-8
• 1 前言8-16
• 1.1 研究背景8-9
• 1.2 太阳能热利用简况9-10
• 1.2.1 太阳能9-10
• 1.2.2 太阳能热利用技术10
• 1.3 太阳能热利用的特点10-13
• 1.3.1 太阳能热利用的优点10-11
• 1.3.2 太阳能热利用的不足11-12
• 1.3.3 针对太阳能热利用不足处提出的解决思路12-13
• 1.4 太阳能热泵概述13-15
• 1.4.1 太阳能热泵的含义13-14
• 1.4.2 热水型太阳能热泵14
• 1.4.3 空气型太阳能热泵冷热联供系统14
• 1.4.4 太阳能热泵的研究现状14-15
• 1.5 本文主要研究内容15-16
• 2 空气型太阳能热泵供冷供热装置的结构与性能分析16-29
• 2.1 空气型太阳能集热器与热泵换热器的直接耦合结构16-19
• 2.2 空气型太阳能集热器与热泵换热器的串联结构19-22
• 2.3 空气型太阳能集热器与热泵换热器的并联结构22-23
• 2.4 空气型太阳能集热器与热泵换热器并联且有蓄能单元的结构23-26
• 2.5 空气型太阳能热泵供冷供热装置的性能分析26-29
• 3 空气型太阳能热泵供冷供热装置的蓄能单元分析29-39
• 3.1 蓄能单元对提高空气型太阳能热泵供冷供热装置性能的分析29-31
• 3.2 蓄能单元的结构分析31-33
• 3.3 空气在蓄能单元的传热与流动阻力分析33-36
• 3.4 蓄能单元中的蓄能量分析36-39
• 4 蓄能单元的实验研究39-47
• 4.1 实验装置39
• 4.2 实验设计39-40
• 4.3 容器中水升温及蓄能量的实验结果及其分析40-45
• 4.4 热空气与水容器换热的实验结果及其分析45-47
• 5 结论47-48
• 6 展望48-49
• 7 参考文献49-54
• 8 攻读硕士学位期间发表论文情况54-55
• 9 致谢55

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