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三套管蓄能热泵系统实验研究与经济性分析

翟建超  
【摘要】:三套管蓄能热泵系统全称三套管蓄能型太阳能与空气源热泵系统,它通过将特别设计的三套管蓄能换热器与传统空气源热泵机组、太阳能热泵机组巧妙地整合在一起,构成了一种新型的多源热泵空调系统。该系统能够有效利用太阳能和空气这两种清洁能源,在一定范围内替代常规空调,既能够节约运行成本、缓解电力紧张,又能够对减轻环境污染尽一份贡献。 该系统可以根据不同的气候条件,季节、昼夜变化以及用户需求,灵活切换工作运行模式,以实现全年的供热供冷。总结起来,三套管蓄能热泵共有9种常用的理论运行模式:夏季供冷模式、夏季蓄冷模式、夏季取冷模式、冬季太阳能集热器蓄热模式、冬季蓄能热泵供热模式、冬季空气源热泵供热模式、冬季蓄热兼太阳能热泵供热模式、冬季空气源热泵和太阳能蓄热联合供热模式、太阳能集热供热水模式。 本文在课题组三套管蓄能热泵系统实验研究基础之上,汲取前人的实验分析经验,改进实验系统的诸多设计细节,对系统各部件进行重新的选型计算,搭建实验台,并设计主要运行模式的实验流程。 通过实验对系统运行特性进行分析,进一步验证实验系统的可靠性,并且通过在同一模式下改变水温、水流量、换热器容积等条件,观察分析各种因素变化对系统产生的不同程度影响,以实现对三套管蓄能热泵系统运行特性的深入理解。 在实验结果成熟完备的前提下,探索系统投入市场实际应用的可行性,利用DesT-h软件模拟计算南京、北京具体别墅建筑的全年逐时负荷,选择匹配的三套管蓄能热泵系统并根据逐时负荷、日照量、室外空气温度、城市峰谷时段安排、相变蓄能材料逐时相变率等因素制定系统全年运行策略,利用Matlab软件模拟系统运行模式切换,以计算全年逐时能耗,并与普通的分体式空调系统做能耗以及经济性对比,计算三套管蓄能热泵系统的投资回收期;最后从系统各组件初投资和政府电价政策两方面分析了缩减投资回收期的可行方法。


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