智能技术在直膨式太阳能热泵效能优化中的应用

阐述人工智能驱动下的直膨式太阳能热泵系统在效能提升方面的应用和成果。通过人工智能在系统中的应用,实现对太阳能资源的监测和预测、控制算法、能耗优化和协调管理的改进。

直膨式太阳能热泵热水器热力性能分析及优化设计

针对"直膨式太阳能热泵热水器"750W实验样机(系统A)进行了过渡季节运行工况下的实验研究,根据实验数据计算出系统供热性能系数、太阳集热效率和各主要部件的有效能损失系数以及系统的有效能效率等热力学指标,对各部件可加以完善的潜力做了量化分析,为整套系统的进一步优化设计提供参考。根据分析结果,研制了小型化400W实验样机(系统B)并加以实验验证。通过对比分析发现,两套系统各主要部件的有效能损失以压缩机(其有效能损失系数,系统A为40%,系统B为34%)和太阳集热/蒸发器(其有效能损失系数,系统A为21%,系统B为37%)为最大,然后依次是冷凝器(其有效能损失系数,系统A为11%,系统B为8%)和热力膨胀阀(其有效能损失系数,系统A和系统B均为5%)。因此,压缩机的合理选配、集热器的优化设计是提高太阳能热泵热水器性能的关键。

直膨式太阳能热泵热水器运行特性的实验研究

本文针对自行设计、建造的“直膨式太阳能热泵热水器”实验样机进行了春季运行工况下的实验研究,并对其运行特性进行了详尽的分析．实验结果表明,在环境温度均值20．6℃、太阳辐射强度均值954．59 W／m2的室外气象条件下,将150升水从13．4℃加热到50．5℃只需要94分钟,热泵供热性能系数达到6．61．即使在环境温度为17．1℃的雨夜天气,热泵性能系数仍能够达到3．11．通过对典型工况下太阳能集热板的集热效率和过热度进行分析发现,如果用电子膨胀阀取代热力膨胀阀对供液量进行实时调节,可以进一步提高热泵的性能系数和系统运行的稳定性．

相变蓄热对直膨式太阳能热泵性能影响的研究

介绍一种带有蓄热装置的直膨式太阳能热泵系统,并建立其数学模型,以青岛的气象条件为例对其进行计算分析。分析得到:在太阳辐射较强时,蓄热装置能够通过制冷剂存储多余热量,在太阳辐射较弱时,能够补充热量给制冷剂,使制冷剂在压缩机的进口温度维持在302K,在低温环境温度下提高压缩机入口焓值,增大系统的COP值。在充分利用太阳能的基础上,提高了直膨式太阳能热泵系统的稳定性。

辐照强度对直膨式太阳能热泵性能影响的研究

文章搭建了直膨式太阳能热泵热水系统实验装置,研究了辐照强度对直膨式太阳能热泵性能的影响。结果表明,在环境温度及冷凝温度不变的情况下,蒸发温度及性能系数（COP）值随着辐照强度的增大而升高,且辐照强度增加200 W/m2,蒸发温度升高3-5℃,COP值升高0.8-1.2;得热效率随着辐照强度的增大而降低,其降低速率随着辐照强度的增大而逐渐减小。

基于仿真与实验的直膨式太阳能热泵热水器变频策略

介绍了直膨式太阳能热泵热水器的工作原理,针对该系统建立了集中参数法的仿真数学模型,并对该模型进行了典型气候条件下的实验验证。分析表明,仿真结果与实验实测值吻合较好。进而利用该模型得出了系统性能随气象条件而变的数据库,据此制定出直膨式太阳能热泵热水器全年高效安全运行的变频策略。

直膨式太阳能热泵热水器过热度PI控制的实现

从自身特性和应用要求来看,热力膨胀阀作为直膨式太阳能热泵热水器的节流元件,调节品质不高。本文以电子膨胀阀作节流元件,采用太阳辐射强度的开环比例控制与集热板过热度的闭环反馈PI控制相结合的控制方案,通过实验研究的方法逐步制定控制策略,分三种不同情况采取特定参数控制集热板出口过热度。经实验验证,可以实现典型工况下过热度的准确、稳定控制。指出,合理改进电子膨胀阀开度的控制算法,并结合变频压缩机实现对制冷剂流量的串级控制,是实现系统全年优化运行进一步的研究方向。

直膨式太阳能热泵系统特性分析及优化

总结了太阳能热泵系统的分类、原理及特点,并对国内外直膨式太阳能热泵(DX-SAHP)集热蒸发器、系统容量匹配等相关特性进行了研究分析.在此基础上分析了当前直膨式太阳能热泵技术存在的主要问题,就当前问题提出了一系列提高集热效率,优化系统匹配性等以提高热泵效率的思路与方法.

R410A直膨式太阳能热泵热水器性能研究

为了研究各种参数对以R410A为工质的直膨式太阳能热泵热水器系统的性能特性的影响,在建立太阳能集热/蒸发器和冷凝器的分布参数均相流动模型、压缩机和电子膨胀阀的集总参数模型,以及系统制冷剂充注量模型的基础上,编制了系统性能模拟程序,以电子膨胀阀进、出口焓值和制冷剂充注量为迭代判据进行求解.在太阳能集热/蒸发器出口过热度维持不变的条件下,模拟分析了环境参数、运行参数和结构参数对热水加热时间、集热器集热效率和系统性能系数(COP)的影响特性.模拟结果表明:太阳辐射强度和环境温度的升高可显著提高系统性能系数,并缩短热水加热时间;压缩机转速的提高使得系统性能系数降低,但可有效缩短热水加热时间;水箱容积的变化对系统性能系数影响很小;适度增加集热面积可提高系统性能系数.

带有蓄热装置的直膨式太阳能热泵系统性能分析

为解决直膨式太阳能热泵系统受太阳辐射波动缺乏稳定性的问题,提出了一种带有相变蓄热装置的直膨式太阳能热泵热水系统。以青岛地区天气状况为例,对太阳能集热器出口制冷剂的温度变化进行了理论分析,验证了系统的可行性。通过对该系统进行经济性分析,发现其运行费用低,节能环保。

土壤源/直膨式太阳能双热源热泵热水系统设计

为了充分利用炎热季节和过渡季节的太阳能又确保寒冷季节热水需求量,并避免单独应用土壤源热泵时存在的缺陷,结合广西大学23号研究生宿舍楼热水工程(示范项目),阐述了土壤源/直膨式太阳能双热源热泵系统及自流式供热水系统的创新设计理念及设计方法。分析结果表明:双热源热泵系统比土壤源热泵系统每年可节电3 420 kW.h,并减少从地下土壤吸热量106 538 kW;自流式供热水系统比循环式一年可以节电5 475 kW.h。

带喷射器的直膨式太阳能辅助热泵的理论研究

将喷射器应用于直膨式太阳能热泵,通过热力学第一定律和第二定律进行理论研究。分析了喷射器的接受室压降和太阳辐照强度对喷射器的性能及系统性能的影响,并对系统中各部件的火用损和火用损率进行了分析。结果表明:在本文设计模拟工况下,优化的循环系统性能要优于常规循环,COP最大提高率为10.84%,制热量最大提高率为24.17%,接受室存在最优压降使得系统性能最优,太阳辐照强度的增加使得系统性能得到优化,集热器/蒸发器的火用损占比最大,集热器/蒸发器与压缩机的节能潜力最大。

直膨式太阳能热泵热水器实验研究及经济性分析

直膨式太阳能热泵热水器(DX-SAHPWH)的运行经济性除与系统本身的结构和性能相关之外,还与多种因素有关。建立了直膨式太阳能热泵热水器样机的集总参数法模型,并在上海的气候条件下进行了实验验证。根据全国典型气候地区的气象参数模拟系统运行的耗能情况;用综合能源价格法分析了影响系统经济性的关键因素,并将样机与几种传统热水器的全年运行情况进行了比较。分析表明,气候条件、能源价格对比以及运行控制策略是影响系统运行节能性和经济性的主要因素。

直膨式太阳能热泵系统的数学建模及验证

文章建立了直膨式太阳能热泵系统的数学模型,其中包括有盖板的平板太阳能集热蒸发器数学模型、压缩机数学模型、冷凝器数学模型以及膨胀阀数学模型,并从两种角度对该数学模型进行求解,同时建立了实验平台,以实验数据来验证模型的正确性。结果表明,实验计算所得COP为6.18、集热效率η为0.65,模型的两种求解所得COP分别为7.11和6.95、集热效率η分别为0.71和0.68,将模型求解结果与实验计算结果进行对比,同时考虑理论与实际所允许的差距,可得该文建立的模型是正确的。

直膨式太阳能热泵系统集热器模块化综合控制策略

通过集中参数法设计直膨式太阳能热泵系统仿真数学模型,并进行典型天气工况下的实验验证,数据结果分析表明,模拟数据和实验数据相吻合。将集热器模块化,与压缩机变频控制手段相结合,给出直膨式太阳能热泵系统高效运行控制策略。运用该综合控制策略调整实验设备参数进行模拟实验,并将模拟结果与实验结果进行比较,模拟结果明显优于实验结果。

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。

家用直膨式太阳能热泵热水系统试验研究

搭建家用直膨式太阳能热泵热水系统试验台,测试分析太阳辐照度、水箱设定温度、集热蒸发器面积等对系统性能的影响.研究发现:在太阳辐照度由780 W/m^2提高到900 W/m^2时,系统平均COP可提高8%左右;该系统相比于同工况下常规空气源热泵热水系统平均COP提高33.2%左右;水箱设定温度每提高5℃,系统平均COP降低12%左右,建议控制水箱温度在50~55℃;综合考虑系统经济性、加热时间及系统性能,建议将采用容积为150L水箱的直膨式太阳能热泵热水系统的集热蒸发器面积控制在2.0~2.6m^2.

直膨式太阳能热泵系统冬季工况性能分析

直膨式太阳能热泵系统的集热蒸发器通过吸收太阳辐射,使冬季工况下热泵的性能得到有效提高,减少了电能消耗,得到了广泛应用。通过实验测试了直膨式太阳能热泵系统冬季工况下的性能参数,讨论了单日内白天在太阳辐照下热泵性能的变化。分析发现,集热蒸发器内制冷剂进口温度随太阳辐照度迅速升高,在正午时刻之前,进口温度可由0.1℃升至10.3℃。系统过热度波动维持在约0.3℃以内之间。当进口压力达到单日内极值418.8 kPa时,系统制冷剂流量以及制冷量较初始时刻分别增加1.76 kg/h、168.2 W。系统得热量则呈现出先增后降的趋势,正午时刻达到最大得热量2 199.55 kJ。太阳辐照度由363.31 W/m^(2)变化到585.39 W/m^(2),集热蒸发器有效集热率由1.01减至0.41。日均太阳辐照度变化200 W/m^(2)时,COP由1.61升高到2.93。建立了制冷剂蒸发温度、冷凝温度与COP之间的函数关系COP_(a)=6.01-0.284ΔT0.689。

建筑工地内直膨式太阳能热泵热水器运行方法研究

随着我国基建行业的发展,施工人员对建筑工地生活环境的要求也逐渐升高。针对建筑工地上直膨式太阳能热泵热水器运行稳定性与太阳能热泵利用效率不足的问题,提出了改进的热水器电子膨胀阀控制算法和压缩机转速调节算法,并以某建筑施工工地为例,对改进后的直膨式太阳能热泵热水器系统性能进行测试。实验结果显示,在建筑工地环境中,该热水器加热时间误差小于4.5%,在夏季、冬季工况中的日均耗电量分别为1.12kWh/天、2.36kWh/天,较改进前的热水器均有显著减少。实验结果表明,本研究设计的改进直膨式太阳能热泵热水器较改进前,能适应具有高热水控温精度要求的建筑工地的使用环境,而传统的直膨式太阳能热泵热水器很难适应这种应用环境。

基于自学习算法的直膨式太阳能热泵节能制热控制

应用自学习算法,根据直膨式太阳能热泵水箱内水的实际温度和目标温度之差、环境温度、预录入的加热速率及太阳辐照值,得到直膨式太阳能热泵的最大的制热效率,从而得到不同温差、不同环境温度下,最佳的制热启动辐照值。通过自学习,直膨式太阳能热泵在太阳辐照强度高、环境温度高的时段进行制热,提高系统制热效率,充分利用太阳能,节省电能。