直膨式太阳能热泵系统的热力性能分析.pdfVIP

专题研讨 直膨式太阳能热泵系统的热力性能分析 刘立平1，一， 阙炎振2， 张华， (1．上海水产大学制冷空调系，上海200090；2．上海复旦规划建筑设计研究院，上海200433； 3．上海理工大学动力工程学院，上海200093) 摘要：简述了直膨式太阳能热泵系统的组成及其工作原理，从热力学第一、第二定律出发， 根据该系统的模拟数据进行了热力性能分析，得出了该系统的性能系数COP及有效能效率占，并 给出了减少系统有效能损失的方法，为系统的性能评价和优化设计提供了参考。 关键词：直膨式； 太阳能热泵； COP；有效能效率； 性能分析 中图分类号：TK519 文献标识码：A 文章编号：1 0 引言 随着人们节能和环保意识的增强，开发新能源、利 学和上海交通大学等高校。2000年天津大学赵军等人 用可再生能源、节约现有能源和提高能源的利用率已 从理论上研究了以R134a作为工质的直膨式太阳能 经成为21世纪人类发展的重要课题之一。直膨式太 热泵的性能，并与采用R12作为工质的结果进行了分 阳能热泵将太阳能热利用与热泵节能技术有机结合起 来，不仅能够弥补太阳能热利用中存在的低密度、间 年上海交通大学旷玉辉等人建立了直膨式太阳能热泵 断性和不稳定性等不足，还能节约高品位能和减少环 热水器的实验样机，该样机采用裸板式太阳能集热器 境污染，具有较大的开发利用潜力。 早在1955年，Sporn等人就提出了直膨式太阳能器进行了性能测试，得出热水平均加热功率为 热泵的概念，他们的实验研究表明了直膨式结构可以 同时提高热泵机组和太阳能集热器的性能”1。此后，以 学李郁武等人针对自行设计、建造的“直膨式太阳能热 Chaturvedi为首的国外研究者对直膨式太阳能热泵进 泵热水器”实验样机进行了春季运行工况的实验研究， 行了系列的理论研究和实验研究，取得了大量成果。 结果表明，在环境温度均值20．6℃、太阳辐射强度均值 1987年Chaturvedi和Abazeri进行了可调节容量的直 膨式太阳能热泵的瞬态模拟，结果表明，在结构上，压 缩机和集热器的匹配问题是可以通过调节压缩机的电 到6．61”1。由于各地气候条件以及系统结构参数与匹 机频率来解决H。1994年Morrison对整体式太阳能热 配关系的差异，直膨式系统相应的产品尚未实现实用 泵热水器进行了模拟研究，其系统的特点是冷凝器环 化，有待进一步的研究和开发。 绕在水箱外壁，太阳能集热／蒸发器做成水箱的一部 1 分p1。此外，2001年Hawlader等人建立了太阳能热泵直膨式太阳能热泵系统的组成和工作原理 供热水系统的实验台，在新加坡气候条件下对系统循 1．1系统的组成 环进行了性能测试，利用所获得的实验数据为系统匹 除太阳能集热壤发器(以下称为“太阳能集热 配和控制优化服务H。 器”)，直膨式太阳能热泵系统的其余部件与常规热泵 国内在这方面的研究却很少，主要集中在天津大 系统完全相同，图1为该系统装置的示意图。 2，1 总第122期第2q卷l二 枷：潞