太阳能地源热泵式空调系统研究

【摘要】：太阳能是一种取之不尽的清洁能源,如何更有效的利用太阳能,已经成为当今各国竞相开发研究的热点;热泵的特点在于消耗一定量的电能将热量从低温热源传递到高温热源,提高低温热源的利用率。太阳能热利用技术与热泵技术相互结合,发展前景非常广阔。本文在结合太阳能热利用与地源热泵技术的基础上,分析研究了太阳能地源热泵式空调系统的技术特点:提出了太阳能地源热泵式空调系统的概念;研究了该系统的工作原理;以及系统运行时的控制方式。 本文详细介绍了平板式太阳能集热器和热管式真空管集热器的传热模型和计算方法,重点研究了热管式真空管集热器模块的工程设计方法和运行模式,克服了大面积太阳能集热系统在北方寒冷地区运行时的防冻问题。对空气热源、水热源和地热热源三种热泵型式进行了介绍,根据所研究系统的实际需要,主要对地热源热泵进行了深入研究,确定了埋地换热器的具体形式并建立了传热模型。结合具体工程,对太阳能地源热泵式空调系统进行了详细的理论计算和工程实施方案设计,并利用系统的实测数据与理论计算数据对比验证出系统在技术上的可行性。 结合系统施工和运行的实际情况,本文对该系统进行了经济性分析,分析结果证明该系统设计十分合理,在经济上非常可行。运行效果显示该系统节能效果十分明显,该系统冬季运行时供暖性能系数平均可达4.5,夏季运行时制冷性能系数平均可达3.8,运行费用可与燃煤相当,但几乎没有污染。本论文的研究结果表明,太阳能地源热泵式空调系统在技术和经济上完全可行,很有研究和推广的价值。 【关键词】：太阳能 地源热泵 空调 集热器 埋地换热器
【学位授予单位】：大庆石油学院
【学位级别】：硕士
【学位授予年份】：2006
【分类号】：TU831.3
【目录】：

• 第一章 前言8-18
• 1.1 课题研究背景8-10
• 1.1.1 中国的能源环境现状与对策8-9
• 1.1.2 生态建筑与生态能源建筑9-10
• 1.2 太阳能和地源热泵的发展与研究现状10-17
• 1.2.1 太阳能热利用国内外发展概况11-14
• 1.2.2 地源热泵国内外发展概况14-17
• 1.3 本文的主要研究内容17-18
• 1.3.1 理论研究17
• 1.3.2 实际工程设计与实施17-18
• 第二章 太阳能集热器研究18-34
• 2.1 平板式太阳能集热器18-27
• 2.1.1 平板式太阳能集热器的集热原理18
• 2.1.2 平板式太阳能集热器的结构18-21
• 2.1.3 真空玻璃盖板平板式集热器性能的理论计算21-27
• 2.2 热管式真空管集热器27-33
• 2.2.1 热管式真空集热管的结构与工作原理27-28
• 2.2.2 热管式真空管集热器传热模型28
• 2.2.3 热管式真空管集热器性能的理论计算28-33
• 2.3 本章小结33-34
• 第三章 地源热泵系统研究34-42
• 3.1 闭环地源热泵系统的结构和工作原理34-35
• 3.2 闭环地源热泵的性能测试及经济指标35-36
• 3.3 U 型管埋地换热器36-41
• 3.3.1 U 型管埋地换热器设计与施工36-37
• 3.3.2 U 型管埋地换热器传热模型37-41
• 3.4 本章小结41-42
• 第四章 工程实例42-64
• 4.1 建筑物供暖热负荷计算42-50
• 4.1.1 建筑物供暖热负荷计算基本公式42-48
• 4.1.2 给定平房供暖热负荷计算48-50
• 4.2 太阳能集热系统设计50-55
• 4.2.1 集热器面积的确定50-51
• 4.2.2 集热器的连接方式51-52
• 4.2.3 集热器的支撑52
• 4.2.4 系统运行方式的选择52-55
• 4.3 地源热泵系统设计55-57
• 4.3.1 地源热泵机组的选取55
• 4.3.2 埋地换热器设计与施工55-57
• 4.4 系统循环泵选择57-59
• 4.4.1 换热循环泵的选择57
• 4.4.2 埋地换热器侧循环泵的选择57-58
• 4.4.3 供暖和制冷循环泵的选择58-59
• 4.5 风机盘管选择59-60
• 4.6 系统运行设计60-61
• 4.7 系统运行分析61-63
• 4.8 本章小结63-64
• 第五章 系统技术经济分析64-67
• 5.1 系统的热性能分析64-65
• 5.2 系统经济性分析65-66
• 5.3 系统对环境保护的作用66
• 5.4 本章小结66-67
• 结论67-68
• 致谢68-69
• 附录69-70
• 参考文献70-73
• 中文详细摘要73-77

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