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燃气机热泵热水器季节性能的实验研究

张馨  
【摘要】:燃气机热泵热水器是以清洁能源天然气为一次能源,实现为建筑全年供生活热水的同时可实现冬季供暖,夏季供冷。是一种高效环保并且非常有发展前景的绿色建筑供能设备。本文对燃气机热泵热水器的季节运行模式及其性能进行了理论分析与实验研究。主要研究内容如下: 针对燃气机热泵热水器不同季节的运行特点设计了3种不同的运行模式,利用季节一次能源利用率(SPER)对系统的季节性能进行评价,实验结果表明:该实验机组在夏季供冷兼制生活热水模式系统季节一次能源利用率为2.09,比单纯制生活热水模式季节性能提高了46.9%;春/秋自然通风兼制生活热水模式系统季节性能为1.99;冬季供暖兼制生活热水模式系统季节性能为1.82,比单纯制生活热水模式季节性能提高了15.9%。 提出了利用综合能效比(IPER)作为燃气机热泵热水器季节性能评价的新方法,该方法既克服了单纯利用PER瞬态性能评价系统季节性能的不准确性,又简化了利用SPER评价季节性能的复杂性。通过实验研究发现:利用IPER的评价方法与SPER评价方法进行比较,误差仅为3.8%。 通过对燃气机热泵热水器的热经济性分析可知,以天津大学燃气机热泵热水器示范工程为例(该建筑为办公建筑,建筑面积约250m2),利用燃气机热泵热水器为建筑供能,全年需要消耗天然气费用为746元,如果通过传统的供能方式为该建筑提供等量的生活热水以及冷量和热量,则全年需要消耗电费和煤炭费用为2733元。因此,利用燃气机热泵热水器为建筑供能与传统的供能方式相比全年可节省1987元,全年节省的费用占总费用的72.7%。 利用一次能源利用率(PER)的评价方法对燃气机热泵热水器(GEHPWH)和燃气吸收式热泵热水器(GAHPWH)的性能进行比较并对其进行理论分析,GEHPWH的PER由天然气能耗转化为压缩机功耗的能量转化率(ηe)和余热转化率(ηr)决定;GAHPWH的PER由天然气能耗转化为发生器吸热量的效率(η)决定。对比结果为:当ηe+ηr=η时,在制热模式下GEHPWH与GAHPWH有相同的热经济性;当ηe+ηrη时,在制热模式下GEHPWH比GAHPWH有更好的热经济性;当ηe+ηrη时,在制热模式下GAHPWH比GEHPWH有更好的热经济性。


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