适应于居住建筑的蓄热型复合热泵系统实验研究

• 作 者: 方佳民
• 出 处: 哈尔滨工业大学
• 发表日期: 2020年02期
• 关键词: 居住建筑 多热源系统 热量蓄存 多种模式 实验研究

建国近七十周年以来,我国的建筑能耗随着城镇居住建筑面积的迅速增加而不断增长,这也进一步加剧了国内可利用燃料的大量消耗和室外空气的污染等问题,因此既有居住建筑的节能化改造势在必行。学者们对居住建筑中的单热源、双热源联合应用的适应性和可能性研究较多,相应的多种可再生能源在居住建筑中的应用及其相互匹配关系研究较少。因此,为了促进多种可在能源在居住建筑的高效应用,有必要结合居住建筑中用户特点以及可再生能源的可利用性,开发适合于居住建筑的基于可再生能源的多热源热水供应系统。本文首先提出了一种适用于居住建筑的太阳能-空气能-洗浴废热能的多热源热水供应系统,可以通过中间蓄热水箱即时存储可利用的太阳能、空气能、洗浴废热能,在用户末端需要用热时可以随时从蓄水箱中用热,克服了多热源的不稳定性,保证热水供应系统的节能高效运行。其次,对该多热源热水供应系统的各个子系统进行了详细设计,并搭建了能够充分利用太阳能、空气能、洗浴废热等来供热、制热水以及制冷等的多热源复合热泵实验台。随后,因为该系统所需研究的子系统较多,需要研究的项目较为庞大,所以在联合运行实验的前期分别对各个子系统进行了单独的测试研究,确定了后期各子系统联合运行时可能的模式,并基于该模式对系统性能进行了分析研究。最后,研究了太阳能集热系统和多功能空气源热泵系统的联合运行制热水实验,分析了不同季节、一天中的不同时段两个子系统联合运行时的工作特点,测试了其热水供应能力;同时,分析了洗浴污水源热泵热水系统在三个子系统联合运行时的作用,发现洗浴系统从蓄热水箱中取热量较大,通过预热水管以及热泵系统回收洗浴废热可有效降低热水供应能耗,是一种适用于居住建筑的节能措施。实验测试了辅助风机盘管系统为室内供热的运行特性,并对双系统联合运行时在冬季和过渡季的制热水兼制热以及在夏季或过渡季制热水兼制冷这两种运行模式进行了实验分析。文末通过近似计算可以得到该系统的回收期约为3.06年,表明该复合系统的经济性较好。