蓄熱水箱聯(lián)合太陽能熱泵供暖系統(tǒng)的應(yīng)用研究.pdf

1、近年來，隨著我國經(jīng)濟的快速發(fā)展，對能源的需求量也日益增加。在所有能耗中，建筑能耗所占比例高達(dá)1/4，且有逐步增加的趨勢，因此尋求一種可再生能源代替煤炭為建筑供暖成為一種必然。在所有可再生能源中，太陽能以之綠色無污染的優(yōu)勢成為首選。尤其是太陽能和熱泵聯(lián)合供暖系統(tǒng)，綜合了兩種熱源的優(yōu)點。但傳統(tǒng)太陽能熱泵供暖系統(tǒng)在我國嚴(yán)寒地區(qū)應(yīng)用中存在各種各樣的問題，且缺少針對該地區(qū)不同建筑類型間接蓄熱水箱結(jié)構(gòu)設(shè)計的研究?；诖?，本論文提出了新的太陽能+低溫

2、熱回收空氣源熱泵聯(lián)合供暖系統(tǒng)，并對系統(tǒng)中的關(guān)鍵設(shè)備蓄熱水箱的容積及結(jié)構(gòu)設(shè)計做了詳細(xì)分析計算。
　　本文首先詳細(xì)闡述了太陽能+低溫?zé)峄厥湛諝庠礋岜寐?lián)合供暖系統(tǒng)的設(shè)計方法。指出空氣源熱泵裝機容量的確定與室外逐時溫度及建筑逐時負(fù)荷相關(guān)，在實際計算時應(yīng)首先確定最佳平衡點溫度，由最佳平衡點溫度下的建筑負(fù)荷推算機組的裝機容量；指出影響集熱器面積計算的關(guān)鍵參數(shù)為太陽能保證率及集熱效率，通過分析室外逐時溫度、建筑逐時熱負(fù)荷以及熱泵的制熱性能之間的

3、耦合特性，得出太陽能保證率的計算方法及流程，通過實驗測試得到該系統(tǒng)模式下集熱側(cè)的最佳循環(huán)流量，進而計算得到集熱器的集熱效率；指出蓄熱水箱容積的計算方法，通過分析熱泵機組的制冷+熱回收性能確定了水箱的蓄熱溫度。
　　通過分析居住、辦公建筑運行控制策略與水箱結(jié)構(gòu)設(shè)計之間的關(guān)系，指出了居住、辦公建筑水箱在結(jié)構(gòu)設(shè)計時的側(cè)重點。對于居住建筑，其內(nèi)置換熱盤管設(shè)計應(yīng)以換熱效率為主，宜選擇立式螺旋盤管，水箱至熱泵側(cè)的供回水管設(shè)計應(yīng)考慮水箱的容積利

4、用率，參考自然分層水蓄冷槽進出水管的設(shè)計，通過改變水箱進出水管的位置及在進水管上部加設(shè)圓形擋板提高水箱容積利用率，并通過CFD模擬找出最佳擋板規(guī)格及其與進水口的距離；同時，通過CFD模擬比較了帶擋板水箱與常規(guī)水箱的溫度分層現(xiàn)象及其容積利用率，指出改變結(jié)構(gòu)后的水箱容積利用率可大大提高。對于辦公建筑，其內(nèi)置盤管設(shè)計應(yīng)同時兼顧換熱效率及釋熱速率。
　　在重慶大學(xué)搭建了小型試驗臺。通過實驗測試居住建筑不同結(jié)構(gòu)水箱的出口水溫及內(nèi)部溫度分布，

5、驗證CFD模擬結(jié)果的正確性，分析測試結(jié)果與模擬結(jié)果出現(xiàn)微小不同的原因。對辦公建筑兩種不同換熱盤管的性能進行測試，結(jié)果表明平鋪 U型管的釋熱速率要遠(yuǎn)大于螺旋立管，已超過了螺旋管換熱效率高的優(yōu)點，即辦公建筑蓄熱水箱的內(nèi)置換熱盤管選擇平鋪 U型管更優(yōu)。同時，將該研究成果通過相似、類比法應(yīng)用到嚴(yán)寒地區(qū)的工程中。
　　最后，對不同結(jié)構(gòu)水箱對熱泵機組運行性能的影響進行了分析與預(yù)測。研究表明：對于居住建筑而言，空氣源熱泵聯(lián)合帶擋板水箱運行時的C