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除湿转轮与冷热联产热泵耦合式空调系统性能研究

郝红  
【摘要】: 本文提出了转轮与热泵联合运行的空调系统,利用热泵来完全满足系统的制冷和再生要求。对热泵子系统的匹配性及整机系统性能进行实验与模拟研究。同时对变风量运行方式下,转轮的瞬态响应性能进行实验与模拟研究。具体包括: 1热泵子系统匹配性的实验研究。设计并建立了热泵子系统的实验台,对热泵匹配性能的实验研究表明:在不考虑湿负荷的情况下,标准工况时,热泵提供的制冷制热量均能满足送风和再生温度的要求;冷凝器出口风温随室外空气温度的升高而升高,这与要求的再生温度随室外空气温度的升高而升高相匹配,热泵子系统的匹配性研究为整机系统的可行性提供依据。 2转轮热泵耦合系统性能的整机仿真与实验研究。设计并建立了转轮热泵联合运行的系统实验台,建立了整机系统模型,从改善室内空气品质和在室内空气品质大致相同的情况下最大可能节能(与常规再热空调系统比较)两方面考虑,对不同室内外工况下,新风量分别为20%和10%两种情况下的系统性能进行了实验与模拟研究,并与常规再热系统的模拟结果进行了比较。给出了不同工况下系统性能及其变化规律;指出在所研究的工况范围内,调整冷凝风量基本能满足不同工况下转轮需要的再生温度和热泵提供的再生温度之间的匹配关系,给出需要的冷凝风量及随工况不同的变化规律;给出了不同室内外工况下,转轮热泵耦合系统节能潜力及其变化规律;指出若以室内空气品质大致相同,尽可能节能为目的(与常规再热空调系统相比),与以改善室内空气品质为主要目的相比,转轮热泵耦合空调系统的再生温度降低约3℃左右,蒸发器出口风温降低约1.5℃左右,节能4%以上,若从满足送风温度的角度考虑,蒸发温度有望提高,系统将节省更多能量。 3变风量运行方式下,转轮瞬态响应性能的模拟与实验研究。同时考虑了固体侧热质扩散和转轮基体材料蓄热的影响,建立了转轮的二维传热传质数学模型。设计并建立转轮瞬态响应性能研究的实验台,对变风量运行方式下,转轮的瞬态响应性能进行研究;对不同的影响因素下,转轮的瞬态响应性能进行模拟,给出瞬态响应性能的变化规律;并对改变再生风速和再生温度两种调节措施下,转轮的性能进行模拟,指出变风量运行方式下,系统显热负荷可减少20%左右,若附加调节措施,可进一步节省13%左右,这将显著减少系统能耗,提高节能效果。


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