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双级压缩空气源热泵热水器系统的研究

王伟  
【摘要】: 空气源热泵热水器是一种消耗少量电能驱动热泵从空气中吸取热量加热热水的装置,具有高效清洁,安全方便等优点,非常适合我国的气候状况、能源形势和环境要求。但普通单级空气源热泵热水器在低温环境下运行中存在压缩比过大、制热量不足和制热效率太低等问题。 本文提出双级压缩制冷循环用于空气源热泵热水器,以求解决空气源热泵热水器低温适应性问题。通过对双级压缩系统四种不同循环型式的分析,确定采用双级压缩两级节流中间不完全冷却作为空气源热泵热水器在低温环境下的循环方式,并将其与普通单级热泵制热系统相结合,设计出具有单双级两种循环模式的双级压缩空气源热泵热水器系统,系统可以根据实际情况需要的变化自动切换循环模式。 本课题对双级压缩空气源热泵热水器系统进行了初步理论分析,并据此进行设计计算,研制出样品试验台进行试验研究。实验表明:低温环境下,双级压缩循环压缩比低于普通单级压缩循环压缩比;系统制热量始终大于单级压缩循环制热量;系统能效比(COP)在环境温度降至5℃时,开始大于单级压缩循环模式,在-20℃环境温度下能够保持在1.5左右,相对于单级压缩循环具有很好的低温适应性。 课题根据实验性能分析,提出两种分别以制热效率和制热速率为原则的系统单双级切换控制方式,并以北方某城市的气候状况为工况条件,对双级压缩空气源热泵热水器按效率原则选择循环模式的情况进行经济性分析,得出其全年运行费用比电热水器削减了近60%,比燃气热水器也将低了15%多。


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