直膨式太阳能热泵柔性设计

本文引入柔性理论,提出了一种直膨式太阳能热泵系统的柔性设计方案。由于柔性空间内存在一个虚拟工况点,使柔性空间内工况点都能实现稳定的换热效果。实验验证模拟的可靠性,再利用控制环境变量得到影响系统COP的环境因素权重:辐照强度占52.2%,环境温度占34.7%,风速占13.1%。根据权重构建柔性空间,并对落入柔性区间内工况点进行验证。通过对25套系统分别在全年具有代表性天气工况下的运行模拟,得到虚拟工况点最优组合:辐照强度、环境温度、风速分别为559.97 W/m^2、21.6℃、2.89 m/s。模拟结果表明以虚拟工况点最优组合作为依据设计稳定性优于传统静态设计。

直膨式太阳能热泵系统仿真

随着太阳能热利用和热泵技术的成熟及商品化,直膨式太阳能热泵技术将太阳能资源的清洁性、可再生性等特点和热泵系统的节能、高效的优点相结合,极具研究价值。但是目前直膨式太阳能热泵不能产品化推广的主要限制因素是系统设计不合理、运行不稳定、整体性能不佳等问题。现以直膨式太阳能热泵系统的优化和设计匹配为研究目标,同时,建立压缩机、集热器/蒸发器、热力膨胀阀、冷凝器及储热水箱的数学模型。从理论上分析集热器中集热面积、太阳能辐照度、环境温度、压缩机容积及冷凝温度等因素对直膨式太阳能热泵系统热工性能的影响,通过系统仿真及实验研究系统的整体热力性能,并在此基础上给出改善系统性能的建议。

直膨式太阳能热泵集热蒸发器性能研究

基于平衡均相理论对集热蒸发器进行建模,采用龙格-库塔(Runge-Kutta)计算方法对集热蒸发器管内流动进行分析求解。在设定的工况下,分析了太阳能辐照度、环境温度、风速等环境因素对两种集热蒸发器管内制冷剂的压力变化的影响,结果表明:太阳能辐照度对蛇形管集热蒸发器管内的压降有很大影响,管内制冷剂的最大压降为16.3%,最小压降也有7.8%;但是对于管板式集热蒸发器的压降影响较小,管板式集热蒸发器制冷剂管内最大压降为4.8%,最小压降为1.8%。当辐照度达到800 W/m2时,蛇形管集热蒸发器内的制冷剂在6 m处已经完全汽化,而管板式集热蒸发器内的制冷剂在1.3 m处就完全汽化。

跨临界CO2热泵系统性能研究

建立了跨临界CO_2热泵热水系统及其主要部件的数学模型并进行了模拟,利用自行搭建的跨临界CO_2热泵实验台进行了相关的实验研究。分析比较了气冷器的出口水温、气冷器的制热量与系统COP_h值（跨临界CO_2热泵系统）的仿真值与实验值,结果表明实验值与仿真值较为吻合,建立的系统模型准确性较高。利用仿真与实验的手段,研究了不同的冷却水流量和冷却水温度对跨临界CO_2热泵系统的性能影响。研究结果表明：系统运行时外部参数冷却水温度和流量及蒸发温度的变化将引起系统性能参数（制热量Q、系统COP_h值）变化,尤其是气冷器进口水温对系统性能的影响最大,为了保证气冷器中CO_2工质实现跨临界循环,降低气冷器进口水温是关键因素。