【摘要】：太陽能與空氣能都是清潔能源,提高這兩種能源的利用程度對提高我國的清潔能源利用率有重要意義。不過,因太陽能具有間歇性與不穩(wěn)定性,需為其配備穩(wěn)定的輔助熱源才能保證供能的可靠性�？諢嵩礋岜檬墙鼉赡陱V泛推行的供能設(shè)備,但其在低溫環(huán)境運行時存在制熱量衰減,排氣溫度過高等問題。為了解決兩種能源單獨利用時存在的問題,本文將太陽能熱利用技術(shù)與雙級壓縮空氣源熱泵技術(shù)相結(jié)合,提出一種太陽能與空氣能分級耦合熱泵循環(huán),并將其應(yīng)用于生活熱水制取,針對太陽能與空氣能分級耦合熱泵熱水器運行特性開展了相關(guān)研究。首先,本文將太陽能集熱器引入到雙級壓縮熱泵的中間噴射支路,提出了太陽能與空氣能分級耦合熱泵循環(huán)(簡稱分級耦合熱泵循環(huán))。同時,結(jié)合壓焓圖對比分析了分級耦合熱泵循環(huán)和傳統(tǒng)雙級壓縮中間補氣循環(huán)的性能差異。結(jié)果表明,當(dāng)蒸發(fā)溫度和冷凝溫度不變時,分級耦合熱泵循環(huán)的制熱量和制熱系數(shù)均優(yōu)于傳統(tǒng)雙級壓縮中間補氣循環(huán),證明本文提出的分級耦合熱泵循環(huán)相對傳統(tǒng)純空氣源雙級壓縮中間補氣循環(huán)具有優(yōu)越性。其次,以太陽能與空氣能分級耦合熱泵熱水器為研究對象,對其建立了仿真模型,并使用MATLAB軟件對模型進行求解,研究了熱泵熱水器將150L的水自20℃加熱至50℃時系統(tǒng)各項參數(shù)的變化情況和太陽輻射強度、室外環(huán)境溫度對其特性參數(shù)的影響規(guī)律。仿真結(jié)果顯示:隨著太陽輻射強度的升高,中間噴射壓力和相對噴射量提高,壓縮機排氣溫度降低,制熱功率增大,達到目標水溫的加熱時間變短,系統(tǒng)制熱系數(shù)整體提升。當(dāng)太陽輻射強度為200 W/m~2和400 W/m~2時,加熱時間為213分鐘和187分鐘,分別較傳統(tǒng)雙級壓縮中間補氣空氣源熱泵的241分鐘縮短了11.62%和22.41%。隨著室外環(huán)境溫度的升高,分級耦合熱泵熱水器的中間噴射壓力和低壓級壓縮機質(zhì)量流量增大,相對噴射量減少,壓縮機排氣溫度升高,制熱功率增大,達到目標水溫的加熱時間變短,系統(tǒng)制熱系數(shù)整體提升。當(dāng)室外環(huán)境溫度為-10℃時,加熱時間為164分鐘,比室外環(huán)境溫度為-15℃時的181分鐘縮短了9.4%,室外環(huán)境溫度每升高1℃,加熱時間平均縮短3.6分鐘。最后,通過觀察不同水溫時熱泵熱水器制熱系數(shù)隨壓縮機容積比的變化規(guī)律,發(fā)現(xiàn)隨著壓縮機容積比的增大,熱泵熱水器的制熱系數(shù)先增大后減小,每個工況下都存在一個使分級耦合熱泵熱水器的制熱系數(shù)達到最大值的最優(yōu)容積比。當(dāng)熱水溫度從20℃逐漸升高到50℃時,最優(yōu)容積比從0.6逐漸降到了0.4�；诖�,本文提出選用變頻壓縮機作高壓級壓縮機,以實現(xiàn)容積比的動態(tài)調(diào)整,使熱泵熱水器在加熱過程中的制熱系數(shù)時刻接近最優(yōu)值。
【圖文】：

背景的能源消費已經(jīng)進入快速增長期，以煤炭、石油、電，根據(jù)國家統(tǒng)計局的最新統(tǒng)計數(shù)據(jù)[1]顯示，2018 年全2018 年增長了 3.3%，其中，煤炭消費量占比為 59%。多的污染物，，給環(huán)境治理帶來較大壓力。據(jù)統(tǒng)計，1斤二氧化碳、24 公斤二氧化硫和 7 公斤氮氧化物。目分別位居世界第一和世界第二，過多的污染物排放是 2014 至 2018 年期間我國對天然氣、水電、核電、總量的比重。由圖片可以看出，雖然從 2014 年以來的比重逐年提高，但數(shù)值仍然相對較小，消費量最大此，調(diào)整能源消費結(jié)構(gòu)，提高能源利用效率，開發(fā)可
【學(xué)位授予單位】：東北電力大學(xué)
【學(xué)位級別】：碩士
【學(xué)位授予年份】：2019
【分類號】：TK515

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本文編號：2693572