北京地区太阳能—空气源热泵辐射采暖系统适用性研究

作     者：崔晓月 

作者单位：河北工程大学 

学位级别：硕士

导师姓名：张伟捷;朱敦智

授予年度：2017年

学科分类：080702[工学-热能工程] 08[工学] 0807[工学-动力工程及工程热物理] 

主      题：太阳能 毛细管 适用性 经济性分析 

摘      要：近年来,“雾霾天已经成为北京市的“新常态,不断危害着人们身体健康。煤炭粗放的采暖方式是造成北方雾霾的主要原因之一,因此通过采用清洁能源供暖调整传统能源结构是改善北京环境的方向之一。目前针对太阳能与空气能相结合的系统研究主要应用于热水供应,本文建立了太阳能-空气源热泵辐射采暖系统,对该系统在北京地区低层办公建筑中的适用性进行研究。(1)为了揭示热过程中能量质的变化规律,对系统主要换热过程进行?分析。通过建立?平衡方程,对能量传递过程中的品位变化进行分析,指导系统进行优化及策略选择。通过理论分析得出系统集热过程的?损失与出水温度T、进水温度T和供热温度T有关,为了降低?损失,在集热过程中应对流量大小进行调整。在末端放热过程中,毛细管辐射采暖方式相比于空调器对流换热所造成的?损失更小,辐射面积的选择对?损失的影响较大。(2)为了验证系统在北京地区的实际适用性,搭建了太阳能-空气源热泵辐射采暖系统实验台,对系统主要三种供暖模式开展了研究。通过对室内温度、供热系数等参数进行比较,得出三种模式在北京地区运行的特征和适用性。通过分析可知,毛细管辐射采暖和太阳能辅助热泵采暖两种方式对水箱中热水温度要求不同,因此可以通过模式的选择转换,提高系统太阳能利用率。(3)结合数据分析,对北京区太阳能-空气源热泵辐射采暖系统进行经济环保性分析。通过对比,太阳能-空气源热泵辐射采暖系统可以较长时间应用太阳能,且运行费用较低,相比于传统空气源热泵可节约标煤38.6kg,减少CO排放96.2kg,减少SO排放2.9kg。因此在北京地区本系统在经济和环保方面也具有一定的适用性。