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太阳能热泵系统配置形式及其研究进展

太阳能学报 2023年第4期44卷 506-515页

作者：龚赞刘益才邓炎张玙刘诗岩武立康中南大学能源科学与工程学院长沙410083 湖南省新型储能吸音多功能建材工程技术研究中心邵阳420021 西安交通大学能源与动力工程学院西安710049

采用不同用途及配置形式相结合的分类方法对太阳能热泵系统进行分类,指出不同形式太阳能热泵系统的特点、当前研究现状及未来发展趋势,分析环境及运行参数对系统热力性能的影响。通过文献综述发现,在一定运行工况下,直膨式太阳能热泵系... 详细信息

采用不同用途及配置形式相结合的分类方法对太阳能热泵系统进行分类,指出不同形式太阳能热泵系统的特点、当前研究现状及未来发展趋势,分析环境及运行参数对系统热力性能的影响。通过文献综述发现,在一定运行工况下,直膨式太阳能热泵系统性能系数(COP)值可达9.40以上,非直膨式太阳能热泵系统COP值可达8.80以上。提出太阳能热泵系统的应用与研究应从能耗与效率、经济性、可靠性、运行与操控等方面着手,朝更加高效经济、节能可靠的方向发展。

关键词：太阳能热泵配置形式供暖生活热水干燥

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太阳能热泵干燥系统的热力学分析

江苏大学学报（自然科学版） 2022年第5期43卷 573-579页

作者：杨文洁吴华林徐康静兰州石化职业技术大学机械工程学院甘肃兰州730060 哈尔滨工业大学能源科学与工程学院黑龙江哈尔滨150001 江苏大学能源与动力工程学院江苏镇江212013

为了降低热泵系统的能量消耗,构建了不同形式的太阳能热泵干燥系统.基于热力学第一定律,构建了单级压缩热泵、双级压缩热泵和单双级耦合压缩热泵的热力学模型,探讨太阳辐射强度、冷凝温度以及蒸发温度对单级压缩热泵、双级压缩热泵以及... 详细信息

为了降低热泵系统的能量消耗,构建了不同形式的太阳能热泵干燥系统.基于热力学第一定律,构建了单级压缩热泵、双级压缩热泵和单双级耦合压缩热泵的热力学模型,探讨太阳辐射强度、冷凝温度以及蒸发温度对单级压缩热泵、双级压缩热泵以及单双级耦合压缩热泵的性能参数COP、蒸发热负荷、制热量、压缩机耗功的影响关系.结果表明:3种太阳能热泵系统的制热性能参数均随蒸发温度的升高而增大,随冷凝温度的升高而减小;当3种系统的蒸发温度、冷凝温度和制热量都相同时,双级压缩系统的COP最大,单双级耦合压缩系统COP最小;在相同吸热量的条件下,单双级耦合热泵系统的制热量最大,其次是单级热泵系统,最后是双级热泵系统.

关键词：太阳能热泵单双级耦合制热系数COP 压缩机耗功制热量蒸发温度冷凝温度

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直膨式太阳能热泵供暖系统实验及性能分析

中国电力 2023年第3期56卷 47-54,63页

作者：马光柏杨朝晖苏士强代彦军上海交通大学机械与动力工程学院上海200240 山东力诺瑞特新能源有限公司山东济南250103 山东建筑大学计算机科学与技术学院山东济南250101

围绕建筑供暖需求,本文构建了太阳能集热/蒸发器和翅片蒸发器并联的直膨式太阳能热泵(direct expansion solar assisted heat pump,DX-SAHP)供暖系统,分析了系统热力循环过程,搭建了系统的工程应用实验平台,实验结果分析表明,DX-SAHP供... 详细信息

围绕建筑供暖需求,本文构建了太阳能集热/蒸发器和翅片蒸发器并联的直膨式太阳能热泵(direct expansion solar assisted heat pump,DX-SAHP)供暖系统,分析了系统热力循环过程,搭建了系统的工程应用实验平台,实验结果分析表明,DX-SAHP供暖系统在不同运行工况下可获得较高的性能,性能系数(coefficient of performance,COP)最高可达到6.88,压缩机频率、太阳辐照度和环境温度对系统的制热量和COP均有影响;压缩机定频运行时,太阳能集热/蒸发器运行的COP比翅片蒸发器大约高30%,变频运行时大约高45%,变频运行具有更优的性能。

关键词：直膨式太阳能热泵太阳能集热/蒸发器性能分析

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太阳能热泵能效测试平台研究

太阳能热泵能效测试平台研究

作者：周桐内蒙古科技大学

学位级别：硕士

近年来我国经济飞速发展,人们对于居住环境舒适性的要求越来越高,空调机组的应用将会越来越广泛。从我国能源消耗角度分析,建筑能耗已经占全国总能耗30%左右,其中空调采暖占建筑能耗的50%左右。可见,进一步研究节能技术降低空调的能耗... 详细信息

近年来我国经济飞速发展,人们对于居住环境舒适性的要求越来越高,空调机组的应用将会越来越广泛。从我国能源消耗角度分析,建筑能耗已经占全国总能耗30%左右,其中空调采暖占建筑能耗的50%左右。可见,进一步研究节能技术降低空调的能耗具有重要意义。目前,利用太阳能、空气能、浅层地热能等清洁能源联合热泵机组为建筑供暖已成为发展趋势,其节能效果也成为人们关注的热点。对于热泵机组的能效研究中,多数是利用仿真软件模拟得到系统的能效,并无实验支撑,因此本文针对太阳能热泵机组设计能效测试平台,通过能效测试实验分析影响机组能效的因素。首先,对太阳能热泵系统硬件构成和工作机理进行分析,针对太阳能集热器在室外不同气温环境下的运行工况,采用水箱模拟太阳能集热器设计一款室内太阳能热泵机组能效测试平台。分析测试平台工作原理,对于测试平台温度控制要求,选取阶跃响应实验法求取被控对象数学模型,并利用系统辨识工具箱验证所求模型的正确性。其次,分析了传统PID(Process Identifier)控制与模糊控制的原理,这两种控制算法在温度控制系统中的控制效果不尽人意。因此将模糊控制与传统PID控制相结合,设计一款模糊PID控制器并使用SIMULINK工具进行仿真,通过仿真结果得出模糊PID对比传统PID在抗干扰性,快速性,稳定性等指标都具有优势。然后,针对控制系统所需I/O点数较少,从经济性、实用性角度出发选取西门子200smart PLC、威纶通触摸屏为控制系统核心设备。利用Step-7micro Winsmart软件编程实现模糊PID控制算法。根据整个测试平台的工艺流程,使用EBpro软件设计监控画面,实现在能效测试过程中数据监测、温度控制、数据存储等功能,提升能效测试的工作效率。最后,根据太阳能热泵机组的能效测试标准,设计测试方案。利用测试平台进行多组实验,通过实验数据计算机组COP(Coefficient Of Performance),分析冷凝温度,蒸发温度,用户侧流量等因素对系统能效的影响。

关键词：太阳能热泵模糊PID PLC 监控系统能效测试

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太阳能热泵供暖系统的热经济性分析

太阳能学报 2008年第10期29卷 1242-1246页

作者：韩宗伟郑茂余李忠建孔凡红哈尔滨工业大学市政环境工程学院哈尔滨150090

基于有限时间热力学理论和集热器线性热损失模型,建立了太阳能热泵供暖系统的热力学模型,并对该系统进行了热经济分析。研究在给定供热率和初投资的约束条件下,以系统的供热系数COHP作为热经济性目标函数,得出了在目标函数取最大时系统... 详细信息

基于有限时间热力学理论和集热器线性热损失模型,建立了太阳能热泵供暖系统的热力学模型,并对该系统进行了热经济分析。研究在给定供热率和初投资的约束条件下,以系统的供热系数COHP作为热经济性目标函数,得出了在目标函数取最大时系统最佳的运行性能系数和设计参数。同时还研究了初投资对系统运行以及设计参数的影响,得出了对应给定供热率系统的最佳初投资及其相应的设计参数。

关键词：有限时间热力学太阳能热泵热经济性目标函数

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太阳能热泵相变蓄热供暖系统参数影响研究

太阳能学报 2015年第8期36卷 2028-2035页

作者：韩宗伟王一茹阿不来提.依米提郑茂余李卫华东北大学材料与冶金学院热能与环境工程研究所沈阳110819 新疆新能源研究所乌鲁木齐830011 哈尔滨工业大学市政环境工程学院哈尔滨150090

针对寒冷地区的气候特点及建筑负荷特点,提出利用相变蓄热的太阳能热泵系统,介绍该系统的运行原理,建立系统各部分的数学模型,针对哈尔滨地区(45.8°N,126.8°E)的气象条件,编制系统动态运行模拟程序,研究太阳集热器面积及相变蓄热水箱... 详细信息

针对寒冷地区的气候特点及建筑负荷特点,提出利用相变蓄热的太阳能热泵系统,介绍该系统的运行原理,建立系统各部分的数学模型,针对哈尔滨地区(45.8°N,126.8°E)的气象条件,编制系统动态运行模拟程序,研究太阳集热器面积及相变蓄热水箱参数对整个系统运行性能的影响。研究结果表明,当设计热负荷为10 k W时,系统所需太阳集热器面积约为60 m2,对应相变蓄热水箱中相变材料最佳质量分数约为70%,相变材料封装尺寸减小有助于提高太阳能集热量,且该效果在供暖初期和末期更为显著。

关键词：太阳能热泵寒冷地区数学模型运行性能相变材料

太阳能热泵多功能复合机监控系统设计与实验分析

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太阳能学报 2009年第3期30卷 299-303页

作者：刘廷瑞李光元山东科技大学机械电子工程学院青岛266510 山东省科学院济南250014

鉴于直膨式太阳能热泵多功能复合机(DX-SAHPM)实验系统研究需要,该文给出了温度、压力、流量检测和热物理参数实时监控的PLC监控系统设计方案。该方案实现了太阳能热泵多功能复合机实验系统工况参数的自动检测、PID控制、监控与存储,并... 详细信息

鉴于直膨式太阳能热泵多功能复合机(DX-SAHPM)实验系统研究需要,该文给出了温度、压力、流量检测和热物理参数实时监控的PLC监控系统设计方案。该方案实现了太阳能热泵多功能复合机实验系统工况参数的自动检测、PID控制、监控与存储,并可根据系统实际检测需要进行必要的功能扩展(包括参数实时动态显示、热性能系数COP计算等),从而实现对被控量的智能控制。

关键词：太阳能热泵热物理参数 DVP-PLC PD控制器智能控制组态王

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直膨式光伏太阳能热泵运行特性实验研究

直膨式光伏太阳能热泵运行特性实验研究

作者：王泽林山东建筑大学

学位级别：硕士

环境友好型能源已经成为经济发展的能源主力,由于太阳能具有清洁、无污染、可再生,无地域限制的特点,成为清洁能源首选之一。光伏热泵系统可以将太阳能同时转化成热能和电能,提高太阳能利用率。直膨式太阳能光伏热泵系统利用制冷剂将光... 详细信息

环境友好型能源已经成为经济发展的能源主力,由于太阳能具有清洁、无污染、可再生,无地域限制的特点,成为清洁能源首选之一。光伏热泵系统可以将太阳能同时转化成热能和电能,提高太阳能利用率。直膨式太阳能光伏热泵系统利用制冷剂将光伏电池板的热量带走,提供给热泵系统使用,可以最大限度的增加能源转换效率。深入理解光伏热泵系统的运行特性,能够为提升系统的性能提供必要的理论依据,本文对直膨式集热/蒸发器的太阳能光伏热泵系统的运行特性进行实验研究,进行了以下工作:一、确定集热/蒸发器的流道。分别对四边形和六边形通道内制冷剂的流动和相变传热过程进行数学建模,对制冷剂在通道内的温度、速度以及气相率分别进行对比分析。结果表明相同流速和管径下,制冷剂在六边形通道的气相率高于四边形通道。管径的增加有助于降低制冷剂的平均温度,但也降低了蒸发过程中的气相率。二、搭建PV/T热泵系统实验台,利用碘钨灯作为实验的恒定热源,对PV/T热泵系统进行实验测试。测试结果表明随辐照度增加,得热量以及COP也随之增加,在辐照度为545W/m时,系统得热量最高为1204.67k J,较无辐射阶段提高45.84%。瞬时COP最大为6.93,系统瞬时COP最大为7.83。制冷剂蒸发温度变化范围为-6℃～20℃。三、对光电转化效率进行分析,随着辐照度的增大,光伏输出电流、光伏输出功率以及光电转换效率都呈现出增大趋势,光电转换效率最高可达14.72%。制冷剂的冷却作用有效提高了光电转化效率,较无制冷剂的条件下光电转换效率最大提高65.35%。四、利用多元线性回归法对得热量和性能系数的影响因素分析,通过不同因素的相关性分析表明影响系统得热量、COP和COP的主要因素为制冷剂压缩比、蒸发温度。通过线性回归分析分别对得热量、COP以及COP提出了多元拟合公式,以期为恒定热源下的系统的性能预测提供理论支持。

关键词：太阳能热泵 PV/T 直膨式蒸发器运行特性实验研究

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太阳能热泵

太阳能 2003年第2期 20-24页

作者：旷玉辉王如竹

一热泵原理在我们周围的环境中存在着无穷无尽的低品位热源,如空气、水、土壤、太阳能、工业废热等.由于它们的温度往往比较低,达不到人们对用热(如建筑供暖、生活热水等)的温度要求而不能直接加以利用.

关键词：太阳能热泵蒸汽压缩式热泵现状水源热泵风冷热泵