帶熱水供應的熱泵空調器的運行特性研究.pdf

1、帶熱水供應的熱泵空調器（Heat Pump Air Conditioner with Domestic Hot Water Supply，簡稱HPACDHWS）是一種改進的節(jié)能型熱泵空調裝置。該設備能全年綜合利用壓縮式制冷循環(huán)的能量（冬季運行要依靠輔助熱源），并融合了熱回收、蓄熱和熱泵等多項技術，能夠同時滿足建筑物內空調和生活熱水的需求，緩解了常規(guī)系統（常規(guī)空調器+熱水器）能耗大、能源浪費和環(huán)境熱污染等問題，具有明顯的經濟效益、環(huán)境效益

2、和社會效益。根據運行策略及要求實現功能的不同，HPACDHWS能夠實現全年五種運行模式，即制冷模式、制熱模式、制冷兼制熱水模式、制熱水模式和制熱兼制熱水模式。基于HPACDHWS的運行特點，該裝置特別適合于室外環(huán)境溫度較高、供冷期較長且同時需要供冷和熱水供應的地區(qū)和場合。
　　為了研究HPACDHWS的運行特性，本文利用分布參數法分別建立了翅片管換熱器和板式換熱器的動態(tài)數學模型，采用圖形法和力平衡法分別建立了壓縮機和熱力膨脹閥的集

3、總參數計算數學模型，并基于質量、動量和能量守恒定律等約束條件，建立了HPACDHWS的動態(tài)仿真模型。這些模型的建立為研究HPACDHWS的運行特性提供了有力的工具。
　　對適合于家庭使用的蓄熱裝置進行了較為合理的設計，為今后其它用途的蓄熱裝置的設計提供了一種方法和思路。此外，為了解HPACDHWS中蓄熱裝置的蓄熱特性，建立了螺旋管換熱器的分布參數模型，并根據傳熱學和流體力學理論，建立了二維蓄熱水箱的流動及傳熱數學模型。利用蓄熱裝置

4、的計算模型，對蓄熱裝置在制冷兼制熱水模式下蓄熱和連續(xù)用水運行時的蓄熱特性進行了研究，并分析蓄熱水箱溫度分層現象及螺旋換熱管內制冷劑狀態(tài)的變化情況。
　　利用系統仿真數學模型，模擬了HPACDHWS在制冷兼制熱水模式下蓄熱和用水運行時，熱水溫度、壓縮機排氣溫度、冷凝壓力、蒸發(fā)壓力、制冷量、COP和c COP等性能參數的動態(tài)變化情況，分析了在運行過程中引起系cw統各性能參數劇烈變化的各種因素。同時，也研究了HPACDHWS在制冷兼制熱

5、水模式下運行時，室外環(huán)境溫度和熱水出水溫度對熱水出水量、耗功率和COP的影響。利用HPACDHWS樣機在制冷兼制熱水模式蓄熱和連續(xù)用水運行工況下的實驗測試結果同模擬結果進行比較，二者吻合較好，從而驗證了本文所建模型的可行性、可靠性和正確性。c利用本文構建的仿真模型對HPACDHWS在制冷兼制熱水模式、制熱水模式和制熱兼制熱水模式下的運行特性進行了詳細的研究。首先，分析了不同的風冷冷凝器控制策略和不同的蓄熱裝置形式對系統在制冷兼制熱水模式

6、下蓄熱動態(tài)運行特性的影響，并研究了風冷冷凝器風量、室外環(huán)境溫度及生活熱水的溫度和流量等眾多因素對系統在制冷兼制熱水模式下用水工況的運行性能的影響，這為HPACDHWS在制冷兼制熱水模式下高效節(jié)能運行提供技術儲備。其次，對系統在制熱水模式下的蓄熱運行時，由于熱水溫度的不斷升高而導致在運行過程中出現的各種問題進行了剖析，并提出了相應的解決措施。再次，分析了系統在制熱兼制熱水模式下蓄熱和用水運行時影響室內制熱量減少的因素，并針對不同運行條件提

7、出了合理的緩解措施。最后，在相同的條件下，分別對HPACDHWS在制冷兼制熱水模式和制熱兼制熱水模式下的性能同常規(guī)的熱泵空調器的性能進行了對比，確定其優(yōu)越性所在。
　　通過對HPACDHWS在各種模式下的動態(tài)運行特性的研究，分析了不同的因素對系統在蓄熱和用水工況下的運行性能的影響，制定了HPACDHWS在不同的運行模式和工況下的控制策略和解決措施，為該設備今后的優(yōu)化運行和合理控制提供了理論基礎，也為其進一步產品化提供重要的指導作用