【摘 要】
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我国的一次能源储量与人均占有量均远低于世界平均水平,且能源利用率较低。然而我国太阳能与空气能储量丰富,可利用程度高。单独的空气能或太阳能利用均存在一定的问题,例如:当冷凝温度高时制热效率下降,低温环境下空气能热泵的制热效率下降和蒸发器容易结霜等;太阳能的能源密度低,能源强度不稳定等。研究人员发现,将太阳能应用于空气源热泵中,对于提高空气能或太阳能的利用效率具有积极的作用。本文调研了国内外太阳能空气
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我国的一次能源储量与人均占有量均远低于世界平均水平,且能源利用率较低。然而我国太阳能与空气能储量丰富,可利用程度高。单独的空气能或太阳能利用均存在一定的问题,例如:当冷凝温度高时制热效率下降,低温环境下空气能热泵的制热效率下降和蒸发器容易结霜等;太阳能的能源密度低,能源强度不稳定等。研究人员发现,将太阳能应用于空气源热泵中,对于提高空气能或太阳能的利用效率具有积极的作用。本文调研了国内外太阳能空气能一体化热泵研究现状,设计出了一种以太阳能与空气能同时作为热源的双热源一体化热泵蒸发器。蒸发器由一排热水盘管与两排制冷剂盘管组成,其中热水管设置于制冷剂管道的上风侧,流经蒸发器的空气先被热水管加热,加热后的空气再与制冷剂盘管换热。分别对蒸发器的传热特性与热泵系统的能效进行了实验研究,建立了太阳能空气能一体化热泵蒸发器最小传热单元模型,对模拟的可行性进行了验证,并进一步对蒸发器结构及热泵能效的影响因素进行了优化分析。研究结果表明:1)蒸发器供太阳能热水可以显著提高蒸发器传热性能与热泵能效,且当蒸发器供水的平均温度高于环境空气温度时,可有效提高制冷剂蒸发温度,防止蒸发器盘管结霜。蒸发器水平均温度由14.6℃增加到39.5℃,热泵的COP由3.87逐渐增大到4.45;2)对蒸发器最小传热单元模型进行模拟研究,模拟结果与实验结果误差较小,该模型可用于参数优化研究;3)制冷剂-水-制冷剂型蒸发器比水-制冷剂-制冷剂型蒸发器从低温水中吸热的能力更强,更有利于寒冷季节空气能和太阳能在热泵中的综合利用,且在较低水温工况下具有较好的防结霜能力。
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