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太阳能地源热泵式空调系统研究

刘逸  
【摘要】:太阳能是一种取之不尽的清洁能源,如何更有效的利用太阳能,已经成为当今各国竞相开发研究的热点;热泵的特点在于消耗一定量的电能将热量从低温热源传递到高温热源,提高低温热源的利用率。太阳能热利用技术与热泵技术相互结合,发展前景非常广阔。本文在结合太阳能热利用与地源热泵技术的基础上,分析研究了太阳能地源热泵式空调系统的技术特点:提出了太阳能地源热泵式空调系统的概念;研究了该系统的工作原理;以及系统运行时的控制方式。 本文详细介绍了平板式太阳能集热器和热管式真空管集热器的传热模型和计算方法,重点研究了热管式真空管集热器模块的工程设计方法和运行模式,克服了大面积太阳能集热系统在北方寒冷地区运行时的防冻问题。对空气热源、水热源和地热热源三种热泵型式进行了介绍,根据所研究系统的实际需要,主要对地热源热泵进行了深入研究,确定了埋地换热器的具体形式并建立了传热模型。结合具体工程,对太阳能地源热泵式空调系统进行了详细的理论计算和工程实施方案设计,并利用系统的实测数据与理论计算数据对比验证出系统在技术上的可行性。 结合系统施工和运行的实际情况,本文对该系统进行了经济性分析,分析结果证明该系统设计十分合理,在经济上非常可行。运行效果显示该系统节能效果十分明显,该系统冬季运行时供暖性能系数平均可达4.5,夏季运行时制冷性能系数平均可达3.8,运行费用可与燃煤相当,但几乎没有污染。本论文的研究结果表明,太阳能地源热泵式空调系统在技术和经济上完全可行,很有研究和推广的价值。


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