直接膨胀式太阳能热泵夏季运行工况的性能分析
直膨式太阳能热泵系统的模拟分析
ｆ ｃ ｎ ｅａｄＴ ｅｈ ｏ ｇ ，Ｓａ ｇａ ２ ０９ ， ｈ ａ ｏ Ｓｉ ｃ ｎ ｈｅｎ ｌ ｙ ｈｎｈ ｉ ０ ０ ３ Ｃ ｉ ） ｒ ｅ ｏ ｎ
Ａｂ ｔ ａ ｔ Ｔ ｅ ｍａｈ ｍａｉ ｄ ｌ ｏ ｏ ａ ｏｌ ｃｏ ｓ ｅ ｔｂ ｉｈ ｄ ｕ ｉ ｇ ｅ ｕ ｌ ｒ ｍ ｈ ｍｏ ｅ ｅ ｕ ．Ｔ ｅ ｓｍｕ ａｉｎ ｃ ｃ ｌｔ ｎ ｓｒ ｃ ： ｈ ｔ ｅ ｔ ｍｏ ｅ ｒｓ ｌｒｃ ｌ ｔｒｗａ ｓ ｌ ｅ ｓｎ ｑ ｉ ｂ ｕ ｏ ｇ ｎ ｏ ｓ ｈ ｉ ｌ ｔ ａ ｕａ ｉ ｃ ｆ ｅ ａ ｓ ｉｉ ｏ ｌ ｏ ｏ ｅ ｓ ｓｅ ｗ ｓ ｍａ ｅ ｏ ｈ ｏ ｄ ｔ ｎ ｏ ｅ ｔｓｅ ｎ ｉ ｎ ｎ ａ ａ ｔｒ ，ａ ａｙ ｉ ｇ ｔ ｅ ｉ ｆ ｅ ｃ ｆｔ ｅ ｐ ｒ ｍｅ ｅ ｕ ｈ ａ ｆ ｈ ｙ ｔｍ ａ ｄ ｎ ｔ ｅ ｃ ｎ ｉ ｏ ｆｔ ｅ ｔｄ ｅ ｖｒ ｍｅ ｔｐ ｒ ｍｅ ｅｓ ｎ ｚｎ ｈ ｎｌ ｎ ｅ ｏ ａ ａ ｔ ｒ ｓ ｃ ｓ ｔ ｉ ｈ ｏ ｌ ｕ ｈ ｓ ｔ ｅ ｒｆｉｅ ａ ｔｐ ｅ ｓ ｒ ｒ ｐ ａ ｒ ｓ ｏ ａ ｏｌ ｃｏ ，ｔ ｐ ｆ ｏ ａ ｏ ｌｃｏ ｄ ｃ ｎ ａ ｔ ｅ ｉ ｔｎ ｅ ｏ ｅｔ ｅｍａ ｅ ｆｒ ｎ ｃ ｆｔｅ ｈ ｅｒ ｒ ｎ ｒ ｓ ｕ ｅ ｄ ｏ ｃ ｏ ｓｓ ｌｒｃ ｌ ｔｒ ｙ ｅ ｏ ｌ ｃ ｌ ｔｒａ ｏ ｔｃ ｓｓａ ｃ ｎ ｔ ｈ ｒ ｌ ｐ ｒ ｍａ ｅｏ ｇ ｅ ｓ ｒ ｅ ｎ ｒ ｈ ｏ ｈ
一
ｔ
—— 环境温度 ， 、 ℃ Ｋ
Ｄ——集热 管的内径 ， ｍ
— —
Ｐ ——压缩机耗 功量 ， Ｗ
制冷剂均相 比容 ， ｋ ｍ ／ｇ 制冷剂饱和气 比容 ， ｋ ｍ／ ｇ
直膨式太阳能热泵热水器不同工质的性能分析
Ｐｅｒｆｏｒｍａｎｃｅ Ａｎａｌｙｓｉｓ ｏｆ Ｔｈｒｅｅ Ｄｉｆｆｅｒｅｎｔ Ｒｅｆｒｉｇｅｒａｎｔｓ ｉｎ ａ Ｄｉｒｅｃｔ－ｅｘｐａｎｓｉｏｎ Ｓｏｌａｒ－Ａｓｓｉｓｔｅｄ Ｈｅａｔ Ｐｕｍｐ Ｗａｔｅｒ Ｈｅａｔｅｒ
ＫＯＮＧＸｉａｎｇｑｉａｎｇ， ＬＩ Ｊｕｎｘｉａｏ， ＬＩ Ｙｉｎｇ （Ｃｏｌｌｅｇｅ ｏｆ Ｍｅｃｈａｎｉｃａｌ ａｎｄ Ｅｌｅｃｔｒｏｎｉｃ Ｅｎｇｉｎｅｅｒｉｎｇ，Ｓｈａｎｄｏｎｇ Ｕｎｉｖｅｒｓｉｔｙ ｏｆ Ｓｃｉｅｎｃｅ ａｎｄ Ｔｅｃｈｎｏｌｏｇｙ，
Ｑｉｎｇｄａｏ ２６６５９０，Ｓｈａｎｄｏｎｇ，Ｃｈｉｎａ）
Ａｂｓｔｒａｃｔ：Ｉｎ ｏｒｄｅｒ ｔｏ ｓｔｕｄｙ ｔｈｅ ｐｅｒｆｏｒｍａｎｃｅ ｏｆ Ｒ２２，Ｒ４１０Ａａｎｄ Ｒ２９０ｉｎ ａ ｄｉｒｅｃｔ－ｅｘｐａｎｓｉｏｎ ｓｏｌａｒ－ａｓｓｉｓｔｅｄ ｈｅａｔ ｐｕｍｐ ｗａｔｅｒ ｈｅａｔｅｒ（ＤＸ－ＳＡＨＰＷＨ）ｓｙｓｔｅｍ，ｔｈｅ ｄｉｓｔｒｉｂｕｔｅｄ ｐａｒａｍｅｔｅｒ ａｎｄ ｈｏｍｏｇｅｎｅｏｕｓ ｆｌｏｗ ｍｏｄｅｌｓ ｏｆ ｓｏｌａｒ ｃｏｌｌｅｃｔｏｒ／ｅｖａｐｏｒａｔｏｒ ａｎｄ ｃｏｎｄｅｎｓｅｒ ｗｅｒｅ ｅｓｔａｂｌｉｓｈｅｄ，ａｎｄ ｔｈｅ ｌｕｍｐｅｄ ｐａｒａｍｅｔｅｒ ｍｏｄｅｌｓ ｏｆ ｃｏｍ－ ｐｒｅｓｓｏｒ ａｎｄ ｅｘｐａｎｓｉｏｎ ｖａｌｖｅ ａｎｄ ｔｈｅ ｗｏｒｋｉｎｇ ｆｌｕｉｄ ｃｈａｒｇｅ ｍｏｄｅｌ ｗｅｒｅ ｂｕｉｌｔ．Ｂｅｓｉｄｅｓ，ａ ｓｉｍｕｌａｔｉｏｎ ｐｒｏｇｒａｍ ｏｆ ａ ＤＸ－ＳＡＨＰＷＨ ｓｙｓｔｅｍ ｗａｓ ｃｏｄｅｄ．Ｔｈｅ ｃｏｍｐａｒｉｓｏｎ ｉｎｄｉｃａｔｅｓ ｔｈａｔ ｔｈｅ ｓｉｍｕｌａｔｉｏｎ ｒｅｓｕｌｔｓ ａｒｅ ｉｎ ｇｏｏｄ ａｇｒｅｅｍｅｎｔ ｗｉｔｈ ｔｈｅ ｒｅｐｏｒｔｅｄ ｅｘｐｅｒｉｍｅｎｔａｌ ｒｅｓｕｌｔｓ．Ｔｈｅ ｃｏｅｆｆｉｃｉｅｎｔ ｏｆ ｐｅｒｆｏｒｍａｎｃｅ（ＣＯＰ），ｃｏｌｌｅｃｔｏｒ ｅｆｆｉ－ ｃｉｅｎｃｙ ａｎｄ ｈｅａｔ ｐｏｗｅｒ ｏｆ ｔｈｅ ＤＸ－ＳＡＨＰＷＨ ｕｓｉｎｇ Ｒ２２，Ｒ４１０Ａ ａｎｄ Ｒ２９０ ｗｅｒｅ ｃｏｍｐａｒｅｄ ａｎｄ ａｎａｌｙｚｅｄ ａｔ ｄｉｆｆｅｒｅｎｔ ｅｎｖｉｒｏｎｍｅｎｔａｌ ｐａｒａｍｅｔｅｒｓ ａｎｄ ｏｐｅｒａｔｉｎｇ ｐａｒａｍｅｔｅｒｓ．Ｔｈｅ ｒｅｓｕｌｔｓ ｓｈｏｗ ｔｈａｔ ｔｈｅ ＣＯＰ ｏｆ ｔｈｅ Ｒ２９０ ｓｙｓｔｅｍ ｉｓ ａｐｐａｒｅｎｔｌｙ ｈｉｇｈｅｒ ｔｈａｎ ｔｈａｔ ｏｆ ｔｈｅ Ｒ２２ａｎｄ Ｒ４１０Ａｓｙｓｔｅｍ ｉｎ ｔｈｅ ＤＸ－ＳＡＨＰＷＨ．Ｔｈｅ ｃｏｌｌｅｃｔｏｒ ｅｆｆｉｃｉｅｎｃｙ ａｎｄ ｈｅａｔ ｐｏｗｅｒ ｏｆ ｔｈｅ Ｒ４１０Ａｓｙｓｔｅｍ ａｒｅ ｓｌｉｇｈｔｌｙ ｈｉｇｈｅｒ ｔｈａｎ ｔｈｏｓｅ ｏｆ ｔｈｅ Ｒ２２ａｎｄ Ｒ２９０ｓｙｓｔｅｍ． Ｉｎ ｃｏｍｐａｒｉｓｏｎ ｗｉｔｈ ｔｈｅ Ｒ２２ａｎｄ Ｒ４０１Ａｓｙｓｔｅｍ，ｔｈｅ ｅｎｖｉｒｏｎｍｅｎｔａｌ ｐａｒａｍｅｔｅｒ ｈａｓ ａ ｇｒｅａｔｅｒ ｉｎｆｌｕｅｎｃｅ ｏｎ ｔｈｅ Ｒ２９０ｓｙｓｔｅｍ．Ｔｈｅ ｖａｒｉａｔｉｏｎ ｏｆ ｃｏｍｐｒｅｓｓｏｒ ｓｐｅｅｄ ｒｅｍａｒｋａｂｌｙ ａｆｆｅｃｔｓ ｔｈｅ Ｒ４１０Ａｓｙｓｔｅｍ，ａｎｄ ｔｈｅ ｖａｒｉａｔｉｏｎ
%bd热泵热水器热力性能分析及优化设计
∞Ｐ更高的实验样机，目前已开展了较有成效的研
究工作‘６｜。
１直膨式太阳能热泵热水器实验装置
图１是实验样机实物照片，除太阳集热／蒸发器 （下文简称“集热板”）外，直膨式太阳能热泵热水器 系统的其余部件与常规热泵系统完全相同，极具商 品化潜力。制冷剂作为太阳集热介质直接在集热板 中吸收环境中的热量（太阳能、空气热）而蒸发，然后 通过热泵循环将冷凝热释放给水箱内被加热的水。 由于本热泵系统的蒸发器与太阳集热器是合二为一
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
ＡＣＴＡ ＥＮＥＲＧＩＡＥ鲫ＡＲＩＳ ＳｌＮＩＣＡ
Ｖ０１．２８．Ｎｏ．５ Ｍａｙ．，２００７
直膨式太阳能热泵热水器 热力性能分析及优化设计
李郁武，王如竹，王泰华，吴静怡，许煜雄
（上海交通大学制冷与低温工程研究所，教育部太阳能发电及制冷工程研究中心，上海２０００３０）
摘要：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
１）集热板 ．
，。．。＝Ｅ脚＋［Ｅ。一ｆ—Ｅ。一ｆ］
＝．Ｅｆａｄ＋（凰一日。）一％（Ｓ。一Ｓ，）＋Ｅ．ｍ—ｆ—Ｅ伽ｔ—ｆ
＝ｋ＋（日。一巩）一％（Ｓ。一Ｓ：）（１０）
３）冷凝器
新型光伏直膨式太阳能空气能多能互补热泵性能
Key words: micro-heat pipe array; microchannels; solar energy; direct-expansion heat pump; multi-energy
引用本文：杜伯尧, 全贞花, 侯隆澍, 赵耀华, 任海波 . 新型光伏直膨式太阳能/空气能多能互补热泵性能[J]. 化工学报, 2020, 71(S1): 368-374
Citation： DU Boyao, QUAN Zhenhua, HOU Longshu, ZHAO Yaohua, REN Haibo. Performance of direct-expansion photovoltaic/thermal(PV/T) -air
conditions, which means under the condition of solar irradiation, the performance of the multienergy complementary
system in mode S and SA is better than that in mode A. The new heat pump system has a significant performance,
pump system
DU Boyao, QUAN Zhenhua, HOU Longshu, ZHAO Yaohua, REN Haibo
(Beijing Key Laboratory of Green Building Environment and Energy-Saving Technology, Beijing University of Technology,
直膨式太阳能热泵热水器集热_蒸发器流道结构分析与实验_刘睿盈
k 方程：
2.2 数学模型 2.2.1 模型假设 在实际生产中，所研究的结构单元按一定规律 排布，形成集热/蒸发器制冷剂流道。然而数值分 析中只研究尺寸较小的单一结构单元，故而假设制 冷剂在三种流道结构单元中没有温度变化。数学模 型建立中有如下假设 ： 1）流动为定常流动。 2）流体为不可压缩的牛顿流体。 3）忽略重力和由于密度差异引起的浮力。 2.2.2 流道单元的控制方程[8] 1）流体质量守恒方程：
[Abstract] With the development of economic and social in our country, building energy consumption is rising. Government is vigorously developing green building to make full use of renewable energy. As a result, solar energy has been paid widely attention. Solar assisted heat pump water heater combines heat pump and solar energy to satisfy the domestic hot water demand. A solar assisted heat pump system was introduced in this paper. In a direct solar assisted heat pump system, the solar collector/evaporator is a critical component, and the performance of the collector/evaporator is affected a lot by the flow channel structure. Through the theoretical 3D numerical simulation of three different channel styles with Fluent software, the temperature distribution on the surface of the collector was obtained. Based on the heat transfer in the channels, a methodology for the design optimization of the collector/evaporator was introduced and applied. [Keywords] Collector/evaporator; Different channels; Fluent software; Temperature distribution
关于直膨式太阳能热泵技术的思考
关于直膨式太阳能热泵技术的思考一、实验现象的论述目前正在研究的双源一体热泵热水机,其对太阳能的吸收效果我们一直没有得到一组很好的数据。
前期我们怀疑的焦点主要是两个方面：1）根据申菱以前的讲述似乎镀膜的双源一体机组与未镀膜的机组相比，在换热器胀管工艺环节似乎处理的不好，胀管可能有松动，接触不好等问题；2）怀疑镀膜翅片吸收的太阳辐射热量很可能来不及传入铜管内部介质就被周围环境空气流动带走，即整个系统需要进行隔热措施。
针对以上两个疑问，我们简单的进行了两次对比实验，具体实验结果如下：针对问题1做了以下对比实验：图1：镀膜与未镀膜机组在没太阳工况下的性能对比根据图1我们可以看到，如图中紫色字体显示，两机组在把水箱内水温从40℃加热到54℃的过程中，其所用时间均为35Min，消耗功率每隔5分钟的检测值也近乎是一致的。
图2：镀膜与未镀膜机组在有太阳的条件下性能对比根据图2我们可以看出，在有太阳的条件下，镀膜与未镀膜机组将一箱水从27℃加热到55℃所花费的时间基本均为50分钟，其各个检测点所得到的功率数值也基本一样，镀膜机组的太阳能优势并没有明显的发挥出来。
（备注：本次测试虽然是上午，但是太阳辐射变化较大，有微风）在排除了镀膜机组的胀管因素影响之后，即胀管可能会对系统效果有影响，但其并不是影响系统性能发挥的主要因素。
针对换热器可能与空气发生严重的对流而使辐射得热量损失进入空气中的怀疑，我们于2011年10月19日又进行了一次对比实验，实验结果如下：图3：添加玻璃盖板之后镀膜机组性能测试对比从图3可以看出，在添加玻璃盖板之后，下午把一箱150L的水由29.8℃加热到54.6℃所用的时间为68分钟；太阳落山之后的晚上把一箱水150L由31.5℃加热到54.5℃所用的时间为62分钟，时间基本一致，说明在添加玻璃盖板之后，虽然降低了机组换热器与周围环境的对流换热，但是在整个加热过程中，太阳能对系统总加热量的贡献还是比较微弱的。
直膨式太阳能热泵系统特性分析及优化
图 １ 太 阳 能 热 泵 系统 类 型
收稿 日期 ： ０ ９ １—５ ２０ —０ １ 基金项 目： 广东省科技攻关 项 目（０ ７ ０ ００ ０ ３ ２０ Ｂ １８０ ３ ） 作者 简介 ：卜 其辉 （９ ５ ） 男 ， １８ ． ， 硕士研究生 ， 主要研 究方 向为新能源的开发利用技术
种装 置 ． 转移 到 高 温 热 源 中的热 量 包 括 消耗 掉 的
高 品质热量 和从 低 温热 源 中 吸收 的热 量 ， 以热 泵 所 是 一种 高效 节 能 的制 热 方式 ． 太 阳能／ 气能 双 源 一 体 式 热 泵 是 将 太 阳能 集 空
热 器和 热泵 有效 相 结 合 ， 太 阳 能和 空 气 能 中提 取 从 热 量 的高效 节 能设 备 ． 能避 免 太 阳能 热 泵 受 时 间 它
热器充当， 即以太阳能为热源， 另一个与之并联是传 统 的以空气 为热源 的蒸发 器．
２ 直膨 式 太 阳 能 热泵 相 关 特性 研 究
热 泵 是 通 过 消 耗 一 部 分 高 品质 （ 电 、 、 如 气 煤
等） 的能量 把热 量从 低 温 热 源 转移 到 高 温热 源 中 的
一
和非直 膨式 两 种． 非 直膨式 热 泵系统 中 ， 阳能 集 在 太
热 介质 通 常采用 水 、 空气 或 防冻溶 液等 流体 ， 它们 使
王如竹 等在这 方面 也做 了大量 的研究 引 ， 们采 用 他 无盖板 、 无底部 保温 、 表面 喷涂光谱 选择性 材 料 的平 板型集 热蒸发 器 ， 用铜管／ 选 铝板 焊接方 式或 全铝 板 热吹胀 方式制 作 ， 系统 Ｃ Ｐ是 ３ １ ～ ．１ Ｏ ． １ ６６ ． 为了增 加 集 热 器 对 太 阳能 和 空 气 能 的 吸 收 能 力 ， 年螺 旋管 翅 式 集 热器 作 为蒸 发 器 已逐 渐 应 近几 用在 直膨式太 阳能 热 泵上 ． 南 大学 徐 国英 等人 对 东 南京冬 季环境 下 配 备 ２２ｍ ． 全 裸 式 螺旋 管 翅 集 热
直膨式太阳能热泵系统的热力性能分析
直膨式太阳能热泵系统的热力性能分析1 背景介绍现已普及的节能可再生能源应用技术之一便是太阳能热泵，也称热泵系统，它在工业生产、家庭及商用等新建和改建中有着更多应用。
其工作原理就是将大自然资源中的低温改变为高温相对较高的温度，然后使用太阳能节能装置将太阳能处理成热能，再在建筑环境中应用，来实现可再生温度热能和冷能的节能利用。
而嵌入式水冷型太阳能热泵系统开始由台湾邦威集团的BaoWei Energy于2012年开始投入大批量生产，由于其在夏天高温环境下，比传统压缩机系统更有效率，因此备受欢迎。
2 膨胀式太阳能热泵系统介绍膨胀式太阳能热泵系统是一种新型的混合太阳能热泵系统，其基本结构由两个独立的水箱、太阳能收集单元（CPE）、储热单元、控制单元（RCU）以及热交换器组成。
这种太阳能热泵系统是以膨胀型逆变器为动力驱动，在使用过程中，太阳能系统通过太阳能资源从而达到节能提升的作用。
3 热力性能分析膨胀式太阳能热泵系统是基于热剥落原理进行工作，通过热力循环系统控制加热系统，达到节能提升的作用。
热力分析分为静态与动态两种方式，其中静态热分析适用于长期分析，而动态热分析更加适用于短期分析。
热力分析的过程中，首先评估各组件的设计工况，输入室内温度、新风温度、太阳能收取的热量等影响参数，进而计算得出各环节的能量转换，得出系统性能指标，其主要包括总机组效率、非常见等效散热器效率、太阳焦耳温度、电耗等性能参数，为相关权力部门提供依据，可为该系统决策提供依据。
4 结论本文综述了嵌入式水冷型太阳能热泵系统，介绍了膨胀式太阳能热泵系统的工作原理及热力性能分析，其热力分析由静态与动态两种方式进行，最终计算的系统性能指标可为相关权力部门提供依据，保障可再生温度热能和冷能的节能利用效率。
因此，膨胀式太阳能热泵系统开始由台湾邦威集团以及其他类似企业生产，有望受到更多消费者的喜爱。
直膨式太阳能热泵热水系统应用技术标准
直膨式太阳能热泵热水系统应用技术标准一、引言直膨式太阳能热泵热水系统是一种结合了太阳能热水系统和热泵技术的新型热水系统，其应用技术标准对于系统的设计、安装、运行等方面都有着重要的指导作用。
本文将从系统原理、设计要求、安装标准、运行规范等方面综合评估直膨式太阳能热泵热水系统应用技术标准，以期为读者提供全面、深入的了解。
二、直膨式太阳能热泵热水系统原理直膨式太阳能热泵热水系统是利用太阳能和热泵技术，通过将太阳能进行集热和储存，并结合热泵技术将储存的能量转化为热水供暖及生活用水的系统。
该系统通过充分利用太阳能资源和热泵技术，实现了能源的高效利用和环保目的。
三、设计要求1. 太阳能集热器的选型和布置应符合热水需求和实际安装条件。
2. 热水储存和供应系统应能满足日常生活用水和采暖的需要。
3. 蓄热罐、热泵及辅助设备的选用和配置应符合系统设计要求。
4. 控制系统应设计合理、操作简便，可靠性高，能够保证系统的安全稳定运行。
四、安装标准1. 太阳能集热器的安装位置和角度应根据当地的日照情况和建筑结构进行合理设置。
2. 热水储存和供应设备的安装应符合相关的安全技术规范和建筑标准。
3. 热泵及辅助设备的安装应符合相关技术标准，保证系统的运行效率和长期稳定性。
五、运行规范1. 系统的日常维护保养应按照相关规定进行，保证系统设备的正常运行。
2. 系统运行过程中的能耗、温度等参数应根据设计要求进行监测和调整，以保证系统的高效运行。
3. 系统故障的排除和应急处理应按照相关技术标准和操作规程进行，以确保系统的安全运行。
六、个人观点和理解直膨式太阳能热泵热水系统应用技术标准是保证系统设计、安装、运行的质量和效果的重要依据。
通过对系统原理、设计要求、安装标准、运行规范的全面评估，可以更好地指导和规范系统的应用和推广。
我个人认为，随着太阳能和热泵技术的不断发展，直膨式太阳能热泵热水系统将在未来得到更广泛的应用，相关技术标准和规范的完善将对系统的推广和应用起到积极的推动作用。
233直膨式太阳能热泵复合机供热火用 分析
直膨式太阳能热泵复合机供热火用分析山东科技大学杨前明赵芳孔祥强摘要建立了直膨式太阳能辅助热泵多功能复合机（DX-SAHPM）供热模式循环过程的火用平衡方程，根据实验测试数据确定出热力循环的有关参数，计算出系统主要部件的火用损失，其中集热器和压缩机的火用损失系数分别达到31.84%和14.89%，占了火用损失总量的45.8%和21.4%。
理论分析表明系统中集热器面积与压缩机容量不匹配是造成集热器与压缩机火用损失过大的主要原因，并在此基础上提出了相应的改进措施。
关键词直膨式；太阳能；热泵；火用分析直膨式太阳能辅助热泵多功能复合机（DX-SAHPM）是在传统的空气源热泵基础上有机结合了太阳能热利用技术，是一种新型绿色环保的节能装置。
它有效解决了普通风冷热泵系统低温环境下运行效率低或无法运行的缺陷，最大限度的发挥了太阳能及热泵的节能优势，较好的满足了“太阳能与建筑一体化”的要求，对缓解当前建筑能耗问题，具有重大的战略意义，其作为可再生能源在建筑节能方面有效利用的一种新途径，促进了可持续发展的战略的稳步推进。
课题组研制开发出DX-SAHPM热泵机组的实验样机，通过对热物理参数的在线监测，对热泵机组的运行特性进行了全面的分析与研究。
本文对DX-SAHPM 热泵系统供热模式的循环过程进行火用分析，能正确全面的评价各设备的能源利用率，准确的诊断出系统装置的薄弱环节，并能对系统的节能潜力作出判断，为进一步优化系统指明方向。
1 DX-SAHPM 热泵实验系统简介实验系统主要由太阳能集热器、蓄热水箱、室内外换热器、压缩机、毛细管及电磁阀等部件组成，其循环原理如图1所示。
系统通过自动地调节各种电磁阀，实现制冷、供热、制热水三种模式的转换。
供热模式下，太阳能集热器与室外蒸发器并联，共同从外界环境吸收热量，蓄热水箱和室内机串联共同作为冷凝器，满足制取生活热水和室内供暖的需求，由于系统中加入了太阳能集热器，使得系统在供热状态下可以同时吸收来自空气中低品位能和太阳辐射能，有效地提高了系统的制热性能，同时由于提高了压缩机吸气口的压力，改善了压缩机的工作条件。
直膨式太阳能热泵系统的热力性能分析
２２ Ｎｏ．４／２００８ 总 第１２２期 第２９卷
专题研讨
制 冷 空 调 Ｒｅｆｒｉｇｅｒａｔｉｏｎ Ａｉｒ Ｃｏｎｄｉｔｉｏｎｉｎｇ
Ｗｃｏｍｐ
Ｗｃｏｍｐ
（ ５）
由定义式（ ５） 及各平衡关系式可得出 ＣＯＰ 的另一
形式， 即：
ＣＯＰ ＝ Ｗｃｏｍｐ·ηｃｏｍｐ ＋ Ａｃ ［（Ｉ τα） － Ｕ（Ｌ Ｔｐ － Ｔａ） ］ （ ６） Ｗｃｏｍｐ
２．２ 热力学第二定律分析指标
２．２．１ 有效能平衡方程式 热力学第一定律揭示了能量转换具有“量”的守恒
５－ 干燥过滤器 ６－ 汽液分离器 ７－ 储水箱
该装置的主要部件及其结构参数如下： １） 压缩机： 小型全封闭活塞式压缩机， 其额定功率为 ４００Ｗ； ２） 冷 凝器： 由两种直径不同的无缝钢管和紫铜管套在一起， 并弯成螺旋管状， 构成的套管式冷凝器， 制冷剂在套管 空间内冷凝， 冷却水在内管中流动， 两者呈逆流流动， 其 结 构 尺 寸 中 外 管 直 径 为 !４３ｍｍ， 内 管 直 径 为 !９ｍｍ， 内 管 根 数 为 ５ 根 ， 管 长 为 ４．９４ｍ； ３） 太 阳 能 集 热器（ 兼作热泵蒸发器） ： 自制的裸板式太阳能集热器， 即无玻璃盖板且背面不保温， 主要由铝片和铜管构成， 利用胀管技术扎在一起， 在接缝处涂有导热胶， 以减小 接触热阻， 为有效吸收太阳入射辐射， 其顶、底两面均 匀涂有黑板漆， 集热面积为 １．８６ｍ２， 倾角为 ３５°； ４） 节 流装置： 热力膨胀阀。
早在 １９５５ 年， Ｓｐｏｒｎ 等人就提出了直膨式太阳能 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 Ｃｈａｔｕｒｖｅｄｉ 为首的国外研究者对直膨式太阳能热泵进 行了系列的理论研究和实验研究， 取得了大量成果。 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 机频率来解决［２］。１９９４ 年 Ｍｏｒｒｉｓｏｎ 对整体式太阳能热 泵热水器进行了模拟研究， 其系统的特点是冷凝器环 绕在水箱外壁， 太阳能集热／蒸发器做成水箱的一部 分［３］。此外， ２００１ 年 Ｈａｗｌａｄｅｒ 等人建立了太阳能热泵 供热水系统的实验台， 在新加坡气候条件下对系统循 环进行了性能测试， 利用所获得的实验数据为系统匹 配和控制优化服务［４］。
直膨式太阳能热泵系统性能分析与优化
直膨式太阳能热泵系统性能分析与优化摘要：本文介绍了直膨式太阳能热泵系统的工作原理，针对该系统建立仿真模型，并从太阳辐射强度、环境温度、集热面积、压缩机转速等角度对其热工性能进行了分析，提出了一般性的优化设计、匹配运行的意见。
关键词：太阳能热泵;直接膨胀式;性能系数.Analysis and Optimiazation of the Direct-Expansion Solar-Assisted Heat Pump (DX-SAHP) SystemAbstract:This article introduces the working principles of the DX-SAHP system and sets up a simulation model for it. It analyzes the thermal performance of the system from the points of solar radiation intensity, environment temperature, collector area and rotational speed of compressor. Optimiazation suggestions are also proposed.key words: solar heat pump; direct –expansion; performance coefficient.0 引言众所周知，热泵是一种利用高位能使热量从低位热源流向高位热源的装置。
热泵虽然消耗了一定的高位能，但它所供给的热量却是所消耗的高位能和吸取的低位能之和。
故采用热泵可以节约高位能，特别是在冬季供暖的场所尤其显得经济。
把热泵技术和太阳能热利用技术有机地结合起来，组成太阳能热泵供热系统，不仅能够有效地克服太阳能稀薄性和间歇性的弱点，还能节约高位能和减少环境污染，具有较大的开发应用潜力。
夏至期间的高温热泵系统性能评估
夏至期间的高温热泵系统性能评估热泵系统是一种能够在不同季节和环境条件下提供舒适室内温度的能源设备，而夏季是一个非常适合评估热泵系统性能的时期，尤其是在夏至期间。
本文将从不同角度探讨夏至期间的高温热泵系统性能评估。
一、夏至期间的环境条件对热泵系统性能的影响夏至期间，气温较高且湿度较大，这就给热泵系统带来了一定的挑战。
高温环境会导致热泵系统的制冷性能下降，而湿度的增加会增加热泵系统的负荷。
因此，在评估夏至期间热泵系统性能时，需要考虑环境温湿度对系统运行的影响。
二、制冷性能评估在夏至期间，热泵系统的主要功能是进行空调制冷，因此制冷性能是评估热泵系统性能的重要指标之一。
制冷性能的评估可以通过测量系统的制冷量、能耗和COP（能量综合效率）来实现。
制冷量表示系统一定时间内吸收的热量，能耗是指系统在完成一定制冷工作时消耗的能量，COP则是制冷量与能耗之比。
通过对这些指标的评估，可以得出热泵系统在夏季制冷工作中的性能表现。
三、耗能评估除了制冷性能，热泵系统的能耗也是评估其性能的重要指标。
高温环境下，热泵系统的工作负荷较大，因此能耗也相应增加。
在耗能评估中，可以通过测量热泵系统在一定时间内的用电量来得出系统的能耗情况。
此外，还可以比较系统在不同负荷条件下的能耗，进一步评估系统在不同工况下的能效表现。
四、稳定性评估热泵系统的稳定性是指系统在长时间稳定运行状态下的表现。
在夏季高温环境下，稳定性评估非常重要，因为系统在长时间高负荷运行时，不稳定运行可能导致系统故障或性能下降。
稳定性评估可以通过观察系统在夏季高温条件下的运行状况、监测温度和压力等参数来进行。
五、节能潜力评估在评估热泵系统性能的同时，还应考虑其节能潜力。
夏季高温环境下，热泵系统的能耗较高，因此探索节能措施对系统性能的影响是非常有意义的。
例如，采用夜间制冷或调峰功能可以在高温峰值时刻降低系统能耗。
通过节能潜力评估，可以找到改进热泵系统性能的有效途径。
结论夏至期间的高温热泵系统性能评估是一个复杂而重要的任务，需要综合考虑环境条件、制冷性能、能耗、稳定性和节能潜力等方面的指标。
最新 直膨式太阳能热泵系统性能分析的技术措施-精品
直膨式太阳能热泵系统性能分析的技术措施直膨式太阳能热泵系统是将制冷剂作为集热介质直接在太阳能集热/蒸发器中吸热蒸发,然后通过热泵循环在冷凝器中释放冷凝热用来供热、制取生活热水等.由于直膨式太阳能热泵系统具有清洁、高效、集热系数高、集热成本低、极具小型化和商品化潜力等优点,其相关研究引起了国内外学者的广泛关注1955年,美国Sporn等通过实验研究提出了“直膨式太阳能热泵”的概念.研究表明,直膨式集热结构可同时提高热泵机组和太阳能集热/蒸发器的性能［l］年,日本的柳丁政之助设计并建造了典型的双槽式太阳能辅助热泵供(冷)暖系统——柳丁太阳房Ⅱ号［2］虽在技术上是比较先进的,但存在经济性问题.1977年,Franklin等开发出一种直膨式太阳能辅助热泵系统.实验发现,在相同环境条件下,直膨式太阳能辅助热泵系统的性能与常规的太阳能直接采暖系统相比有显著提高［3］年,Chaturvedi等对直膨式太阳能辅助热泵在饱和稳定工况下的性能进行了初步的理论研究［4］世纪80年代以后,国内许多学者对直膨式太阳能热泵系统的结构、热力性能、工质特性、运行控制、模拟和经济性分析等多方面进行了研究,并取得一定成果孙振华［7］在保持集热面积不变的情况下,将铝板热轧吹涨式集热/蒸发器更换为铜翅片管板式集热/蒸发器,并进行了对比实验.两种不同的集热/蒸发器结构如图2所示,实验结果如图3所示.在太阳辐照度变化不大的情况下,运行过程中压力损失明显减小1.2 冷凝器结构对系统性能的影响冷凝器是直膨式太阳能热泵系统的能量输出部件,用于供暖或加热生活热水.在满足系统压降的前提下,增加冷凝器面积,可降低冷凝器出口的制冷剂焓值,即增大了冷凝器换热量,导致、集热效率升高,加热时间减少,压缩机耗功降低.李振兴［13］通过模拟发现,沉浸式冷凝盘管的长度由逐步增加至系统平均由图2 太阳能集热板结构示意图Fig.2Schematic of the solar collector/evaporator。
R290直膨式太阳能热泵热水系统性能模拟研究的开题报告
R290直膨式太阳能热泵热水系统性能模拟研究的开题报告一、研究背景和意义随着能源的日益短缺和环境污染的日益加剧，太阳能热水器和热泵等新型能源在热水领域中的应用备受瞩目。
太阳能热水器和热泵的结合使得能量的利用更加高效，可持续，稳定和可靠。
为此，我们选择了一种R290直膨式太阳能热泵热水系统，对其进行性能模拟研究。
二、研究目标和内容研究目标是基于R290直膨式太阳能热泵热水系统建立数学模型，并通过仿真软件模拟该系统在不同气候条件下的性能表现，分析其供热效果与能源利用效率。
具体研究内容包括：1.建立R290直膨式太阳能热泵热水系统的数学模型。
2.分析该系统在不同气候条件下的性能表现。
3.比较该系统在不同时间段内的能效表现。
4.分析该系统的优缺点，提出改进建议。
三、研究方法1.通过文献资料和实验，对系统的各个组成部分进行分析与了解。
2.建立该系统的性能模型，模拟该系统在不同气候条件下的工作性能。
3.通过仿真软件对该系统进行模拟，得到系统的性能参数，如COP、能量收集效率、能量传递效率等。
4.对模拟结果进行分析，比较该系统的能效表现，评估其工程应用价值。
四、研究预期成果1.能够建立R290直膨式太阳能热泵热水系统的数学模型。
2.能够用仿真软件模拟该系统在不同气候条件下的性能表现。
3.能够分析比较该系统模拟结果的优缺点，提出相关的改进建议。
4.能够为该系统在实际应用中的使用提供参考依据。
五、研究进度安排1.前期调研阶段（1-2周）：查阅有关太阳能热水器和热泵的相关文献资料，了解国内外现有的研究进展，确定研究目标和内容。
2.建模及仿真阶段（3-5周）：基于前期调研结果，建立R290直膨式太阳能热泵热水系统的数学模型，并通过仿真软件模拟系统在不同气候条件下的性能表现。
3.结果分析与总结阶段（1-2周）：对模拟结果进行分析，得出结论，总结研究成果，撰写论文。
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太阳能集 热器
面 积 0 ' m 7 . 面 :1m 倾 3 积 .' 6 角: 5 0
表面处理 :涂黑板漆
钢管内径: 1 外径: 1 m 间 Om m 2 m 距: 1 m 2 c 集热板 材料: 铝板 吸收率:0 . 9
实验系统 原理图如图 I所示 :
1 压缩机 2 冷凝器 3 热力膨胀阀 4 太阳能集热器 兼作蒸发器) 〔
境吸收的热量也就越 少,另一方面集热器中工质吸热量增加, 使得工质含汽量 增加 , 这
将引 起阻力加大, 换热系数减少;这些因素都将会导致集热器的 效率降低.
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收 _ 热n ,这样可使集热器的效率有所提高,但对热泵系统来说, 蒸发温度低是不利的, 如 何解决这一矛盾, 值得进一步探讨.
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5 干燥过滤 器 6 电加 热器 7 汽液分离器 8 流量计 图1 直接膨胀式太阳能热泵实验系统 原理 图
三 ,实验结 果及分析 实验是在晴朗 天环境温度为 2 ~2.℃, / 温度范围 1 ℃ 5 , 5 7 5 集热 蒸发 为 5 ~2 ℃ 冷
凝 度 5 5 , 辐 量 0一 1 0/ 的 况 进行 . 在 午 1 温 为3一5℃ 太阳 射 在7 0 0 w 2 情 下 的 系统 上 0 0 m
℃, 冷凝温度为3一" ℃的工况下, 5 热泵的 性能系数达到了2 5 . , . 一3 5太阳能集热器效率在5% 5 3 0一
7%之 间. 0 关键词 : 直 接f胀式太 阳能热泵 . , 太阳能集热器效率 热m件能 系f 4
一 ,前言 能 源紧张和环境污染是当 今世界各国 面临的 重大社会问题, 严重影响着人类的 它正 生存与发展. 这使人们越来 越关注象太阳能 这样的 清洁能源和热泵这样的节能技术的实
11刀 44 11. 4 69 16 .7 4 36 17. 4 16 19 . 2 13 12 . 5 57 12 . 5 52
46 5 55 6 40 8 4 65 48 0 45 5 46 5
3. 04 2. 55 3. 05 3.5 1 2. 69 3. 35 3. 28
70 2
7 05 8 20
. ' | 1 .l | | | | | | | 1
环 温
境 度
℃
辐 射量 冷 wm l2
72 0 95 4 76 8
凝蒸
℃
温 度 遇
发 集 热器 冷凝放 压缩功 性 能系 率 数 度 进出 口 热 量
℃ 压差
W W COP
Mp a
27. 5 25石 2 4 7. 2 6名 2 8 6. 272 . 265 . 37. 5 5 25 3. 40. 6 38. 5 419 . 1 .6 53 2 25 4. 1. 838 1. 61 1 5 5. 1 1 7.8 ! &42 0.1 1 0.39 1 0.3 1 0. 8 07 0. 5 09 0.23 1 0.25 1
Sci . S l E e y cIc V l2)p . - 7 etnIt o r S . . o. , 2 1 8 . o n. a n g e n , . p 8 2
Q ) .o a, l-st hapm, l Ee y 1 , 2. 3 .r r n orssd t p or r 2,9( 8) )RG lg S aai e u S a ng 82 1 e 9
点钟左右启动, 每隔 1分钟记录一次 0 数据.以 下的表 2 及图2 一6 为部分实验结 果.
由表 2可 以看 出:
I Q一 1 1
1 . .
( ) 1 冷凝温度, 温度和 蒸发 太阳 辐射量为直接膨胀式 太阳能热泵系统性能系 数的主要 影响因素, 冷凝温度高或蒸发温度 低都将使系统C P O 降低:
9 习 M.. De,W. t eln W. Bcm nD s n dl pr r ne ha pmp wi 4 PO' l . Mihlad A.ek a,ei m e ad f mac o et s t l 1 c , g o n eo f u h
rrenfesaclc rJ f r r 16191 , 4 ei rt d r eo, Sl Ee y , 6 ( 8) fg a i o o ts. o n g 0 5- 4 1 l l l l o a 9 Q GAe lEfic ocm rsr pm s rrets id m Scn Lw 5 .!e,f e y op s ha u pad iro d v f t eod o } fd i n f e o e c t n e g ar e e r h f r o e a f
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图2太阳能入射辐射量,环境温度, 集热温度随着时间的 变化
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图5 O 和71 C P 1 随冷凝温度的变化 .
图6 蒸发温度随冷 凝温度的 变化
由图5 可以看出, ,图6 在太阳入射 辐射量和环境温度不 变的 情况下, 随着冷凝 温 度的上升, 热泵的性能系数 C P下降较多,而太阳能 O 集热器的 效率下降得比较缓慢. 随着冷凝 温度的显著上升, 温度虽 蒸发 有所增加, 但增加幅 度并 不大, 因而集热器效率
3. 81 41 4 . 3
90 6
( 整个实验的蒸发f 2) m 偏低, l 度 除个别工况接近环境温度, 大多数工况低于环境温 度, 这也是造成目 前系统 C P O 不高的主 要原因;而造成蒸发温度偏低的 一个主要原因 ( 从 表 2中 可以看到) 是由于 集热器/ 蒸发器阻力较大, 一般在 . M a 右,相当于 . 左 l P 蒸发温 度降低 6 ℃; ( 3)由 于集热器进出口 压差较大,即 便太阳入射辐射量较大, 热泵性能系数 C P O值 也较小, 热泵性能较差 ( 表 2 即 由 中第二组数据可以 看出). 之所以 这样是因为此时冷 凝'度较高, i a l f 而蒸发温度并不很高. 可见, 制冷剂 在集热器内的 流动阻力, 对直接膨胀 式太阳 能热泵系统性能的 影响是比 较大的, 应尽量减小这一阻力口
,心 , 卫 ' 儿 ,1
图3 O 和71 C P 11 -随太阳辐射量的变化
图4 蒸发温度随太阳辐射量的变化
由 4 图3 图 可以看出, , 在给定冷凝 温度和环境温度下, 随着太阳入射 辐射量的增 大 热泵的性能系 C P 数 O 增大,太阳能集热器效率反而下降.因为 对于给定的冷凝温 度, 太阳入 射辐射量越大, 蒸发温度越高 ( 由图4 可以 看出) 一方面集热器从周围环 ,
班一 1 0
辐射量时 ,是取某一 时间段 内的平均值 .冷却水流量 由流量计来测量 .
表 l
部件 压缩机 热 力膨 胀阀
冷凝器
说 明和尺寸
类型:Q 一滚动活塞 x 压缩机
额 定功率 : 7O 0W
PF2 R 1 2
类 型:套管式
J 口 . . 月 翎 嘴 ,
由图2 可以看出, 太阳能入 射辐射量在 70 W/' 0 ~ 0 m 之间变化, 10 0 集热温度/ 蒸发 温度在 1一 2 ℃ 5 5 范围内变化, 且具有相同的升降趋势, 说明蒸发 温度受太阳能 入射辐 射量的影响也较大. 整个实验期间蒸发 温度低于 环境温度, 集热器可以 从环境空 气中吸
下降得较少, C P却 下降得较明显. O
注:图36 T 表示冷凝温度;T 表示环境温度;e oCl -中 k - a f o表示集热器效率; i f f l safx 表示太阳入射辐射量. ( ) o r I ll u
班一 1 3
四 ,结论 本文对直接膨胀式 太阳能 热泵性能进行了 实验研究. 实验结果表明, 在夏季环境温 度为2 ~ 2.℃ 5 7 之间的晴朗 集热/ 5 天, 蒸发温度范围 1 ℃一 2 ℃, 凝温度为 3 一 为 5 5 冷 5 5` 5 C 的S况下, 热泵的性能 系数达到了25 . , . 一3 5 太阳能集热器效率在 5% 7% 5 3 0一 0 n
7emoya r, JRfi 18 Vo1 Noebr br dnmi I . r . 7 l vm e s m. e g 9 0
中国工 程热物理学会
工程 热力学与 能源利用 学术会 议
9 01 81 1
直接膨胀式太阳能热泵夏季运行工况的性能分析
刘 立平 赵军 张嘉辉 涂锋华
' 天津大 学热能与制冷 工程 系 天津 3 07 002
摘要 本 文设汁了一种直 接膨服式太阳能热泵,在该装置 中,-裸露平板太阳 能集热器同时 也用作热 泵蒸发器 .该系统在夏 季环境温度 为 2 5一 2. 75℃之间的晴 朗天,集热/ 蒸发温 度范围为 1 5℃~ 2 5
际应 用问题 II N.
为了改善热泵性能, 将太阳能和热泵两者结合的想法国 外已有人提出, 并有所研究 Q 习, 2 - 4 但国内的研究尚 不多 见. 在常规太阳能辅助热泵中, 太阳能集热器和热泵蒸 发器是两个独立的部件 其间 通过储热器相连.集热器中的 工作流体通常是空气和水, 其通过集热器进行循环并 被加热, 作为热泵蒸发器的 热源. 而直接膨胀式太阳能热泵是 将集热器和蒸发器合并成一个部件,该部件具有两者的 功能,由于有太阳能直接输入, 来自 冷凝器的 制冷剂在太阳能 集热器 蒸 j 发器中蒸发. 与常规太阳能热泵相比, 直接膨胀式太阳能热泵具有更好的热力性能. 制冷工质作 为太阳能集热器中的工作流体 在集热器中直 接膨胀和蒸发, 除去了用水作为 热传递流体 的集热器所具有的夜间结冻问 题. 此外,该热泵系 统去掉了常规蒸发器和中间热交换