R290直膨式太阳能热泵供暖系统实验研究

为分析直膨式太阳能热泵耦合地板辐射供暖系统在北方寒冷地区的实际运行特性,设计并搭建以丙烷(R290)为工质的直膨式太阳能热泵供暖实验平台,分析冬季不同运行工况下环境参数对系统热力性能的影响。实验结果表明:系统可实现室内供暖的稳定性,实验测试期间平均室温保持在16.1~20.8℃之间,热泵系统性能系数(COP)保持在2.57~4.30之间,供暖系统COP保持在2.24~3.98之间。太阳辐照度每增加50 W/m^(2),热泵系统COP提升4.9%;环境温度每升高1℃,热泵系统COP提升2.4%。太阳辐照度对热泵系统的电子膨胀阀开度和工质质量流量影响较为显著。当终止水温从45℃提升至55℃时,热泵系统COP降低12.2%;而在终止水温为50℃时,供暖系统COP达到最大值3.37。

直膨式太阳能热泵供暖系统运行控制策略

针对直膨式太阳能热泵用于建筑供暖时稳定性差、效率低等问题,该研究基于构建的直膨式太阳能热泵地板辐射供暖试验平台,提出了一种基于环境参数的系统运行控制策略。热泵采用环保工质丙烷,集热/蒸发器和冷凝器均采用微通道结构,通过蓄热水箱与水循环管路相连,将热量输送到地板辐射供暖系统。基于大量试验数据与分析,拟合得到满足室内热舒适前提下不同环境温度下的供水温度下限,根据实际的太阳辐射强度将水箱内部水温提升至相应设定值以满足蓄热需求。试验结果表明:基于所提出的控制策略,系统能够及时响应环境工况变化,在多种工况都能保证较优的性能并满足舒适供暖需求,系统平均性能系数在2.02~3.58之间,压缩机入口工质过热度稳定保持在7~11℃,压缩机排气温度保持在90℃以内。所提出的运行控制策略有助于直膨式太阳能热泵供暖系统安全稳定高效运行。

直膨式太阳能热泵地板辐射供暖实验平台设计

设计并构建了直膨式太阳能热泵地板辐射供暖实验平台。该实验平台热泵系统采用丙烷(R290)为自然工质,集热/蒸发器和冷凝器采用微通道技术。利用组态王、向日葵和Teamviewer软件实现平台的数据采集、运行模式切换和自动调节等功能,并保障远程监控系统的稳定运行。该实验平台能够对环境参数和系统运行参数进行实时监测,并可以通过参数调整实现系统优化运行。结合能源与动力工程专业实验教学的需要,对系统热力性能开展全面的实验研究,形成多个基础性、综合性、设计性或研究性的实验教学项目。