双热源太阳能热泵模式研究

【摘要】：本文针对空气源热泵用于冬季供热时存在的不足及太阳能热泵应用特点，提出一种可切换的双热源太阳能热泵模式：环境温度较高时热泵空气源运行，环境温度降低时，切换为水源运行，低温热水取自太阳能热水器。夏季供冷工况则以风冷模式运行。 本文对环境温度、太阳辐射、平板型太阳能集热器、太阳能热水系统、水源蒸发器、双热源热泵建立数学模型并编制了相应的分析计算软件。对上述热泵模式进行一个供热周期的模拟计算，可以得到不同切换工况下需要的集热面积、蓄热水量、平均COP、集热效率等参数，便于应用时确定相匹配的设备容量。以西安150m~2的典型建筑为例，用负荷频率方法计算建筑耗热量，分析空气源热泵和双热源太阳能热泵用于建筑供热的情况，证实了双热源热泵在热泵及辅助加热容量、能耗、HSPF、负荷率等方面的优越性。 【关键词】：双热源太阳能热泵 空气源热泵 太阳能热水系统 负荷率HSPF
【学位授予单位】：南京理工大学
【学位级别】：硕士
【学位授予年份】：2004
【分类号】：TU833
【目录】：

• 1 引言7-21
• 1.1 热泵的低位热源7-14
• 1.1.1 空气作为热泵低位热源7-9
• 1.1.2 空气源热泵供热分析9-13
• 1.1.3 太阳能作为热泵低位热源13-14
• 1.2 太阳能热泵系统及其特点14-21
• 1.2.1 太阳能热泵供热系统14-16
• 1.2.2 太阳能热泵供热系统的特点16-17
• 1.2.3 太阳能热泵的研究17-21
• 2 太阳辐射21-29
• 2.1 太阳能特点21-22
• 2.1.1 太阳能优点21
• 2.1.2 太阳能缺点21-22
• 2.2 影响太阳辐射的各种角度及其计算22-24
• 2.2.1 太阳高度角22-23
• 2.2.2 太阳方位角23
• 2.2.3 日出日没时角及日照时间23
• 2.2.4 集热器倾角23-24
• 2.2.5 倾斜面上的太阳光线入射角24
• 2.3 一种计算太阳辐射的方法24-26
• 2.3.1 太阳常数24
• 2.3.2 大气质量24-25
• 2.3.3 到达地表的太阳辐射25-26
• 2.3.4 太阳辐射的日总量月平均值26
• 2.4 算例26-29
• 3 太阳能热水系统29-42
• 3.1 平板型太阳能集热器的结构29
• 3.2 集热器的性能描述29-36
• 3.2.1 集热器的热损失30-31
• 3.2.2 平板型集热器的性能分析31-34
• 3.2.3 滞止温度34
• 3.2.4 集热器U_1、Fr的敏感性分析34-36
• 3.3 自然循环太阳能热水系统36-38
• 3.3.1 自然循环太阳能热水系统描述36-37
• 3.3.2 自然循环太阳能热水系统的计算37-38
• 3.4 关于太阳能热水系统的应用问题38-42
• 3.4.1 材料选择38-39
• 3.4.2 管板结合39
• 3.4.3 管道内流动39-40
• 3.4.4 集热器最优化40-42
• 4 水源蒸发器42-53
• 4.1 制冷剂在管内蒸发流动描述42-43
• 4.2 计算模型43-44
• 4.3 参数计算44-51
• 4.3.1 壳管式蒸发器传热计算44-47
• 4.3.2 套管式蒸发器的传热计算47-49
• 4.3.3 计算蒸发面积流程图49-51
• 4.4 水温变化对蒸发影响51-53
• 5 双热源太阳能热泵系统供热计算53-70
• 5.1 双热源热泵53-56
• 5.1.1 双热源热泵系统53-54
• 5.1.2 双热源热泵性能的理论分析54-56
• 5.2 可切换的双热源太阳能热泵的运行控制策略56-57
• 5.3 可切换的双热源太阳能热泵计算57-62
• 5.3.1 计算过程57-60
• 5.3.2 计算结果60-62
• 5.4 可切换的双热源太阳能热泵的供热分析62-70
• 5.4.1 设备容量62-64
• 5.4.2 能耗分析64-68
• 5.4.3 平均负荷率68-70
• 6 计算软件70-74
• 7 总结与展望74-75
• 致谢75-76
• 参考文献76-78

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