帶熱水供應(yīng)的熱泵空調(diào)器的運(yùn)行特性研究.pdf

1、帶熱水供應(yīng)的熱泵空調(diào)器（Heat Pump Air Conditioner with Domestic Hot Water Supply，簡稱HPACDHWS）是一種改進(jìn)的節(jié)能型熱泵空調(diào)裝置。該設(shè)備能全年綜合利用壓縮式制冷循環(huán)的能量（冬季運(yùn)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(shù)，能夠同時滿足建筑物內(nèi)空調(diào)和生活熱水的需求，緩解了常規(guī)系統(tǒng)（常規(guī)空調(diào)器+熱水器）能耗大、能源浪費(fèi)和環(huán)境熱污染等問題，具有明顯的經(jīng)濟(jì)效益、環(huán)境效益

2、和社會效益。根據(jù)運(yùn)行策略及要求實(shí)現(xiàn)功能的不同，HPACDHWS能夠?qū)崿F(xiàn)全年五種運(yùn)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(yùn)行特點(diǎn)，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(yīng)的地區(qū)和場合。
　　為了研究HPACDHWS的運(yùn)行特性，本文利用分布參數(shù)法分別建立了翅片管換熱器和板式換熱器的動態(tài)數(shù)學(xué)模型，采用圖形法和力平衡法分別建立了壓縮機(jī)和熱力膨脹閥的集

3、總參數(shù)計算數(shù)學(xué)模型，并基于質(zhì)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(yùn)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(jìn)行了較為合理的設(shè)計，為今后其它用途的蓄熱裝置的設(shè)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(shù)模型，并根據(jù)傳熱學(xué)和流體力學(xué)理論，建立了二維蓄熱水箱的流動及傳熱數(shù)學(xué)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(yùn)行時的蓄熱特性進(jìn)行了研究，并分析蓄熱水箱溫度分層現(xiàn)象及螺旋換熱管內(nèi)制冷劑狀態(tài)的變化情況。
　　利用系統(tǒng)仿真數(shù)學(xué)模型，模擬了HPACDHWS在制冷兼制熱水模式下蓄熱和用水運(yùn)行時，熱水溫度、壓縮機(jī)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(shù)的動態(tài)變化情況，分析了在運(yùn)行過程中引起系cw統(tǒng)各性能參數(shù)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(yùn)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(jī)在制冷兼制熱水模式蓄熱和連續(xù)用水運(yùn)行工況下的實(shí)驗測試結(jié)果同模擬結(jié)果進(jìn)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(gòu)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(yùn)行特性進(jìn)行了詳細(xì)的研究。首先，分析了不同的風(fēng)冷冷凝器控制策略和不同的蓄熱裝置形式對系統(tǒng)在制冷兼制熱水模式

6、下蓄熱動態(tài)運(yùn)行特性的影響，并研究了風(fēng)冷冷凝器風(fēng)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(tǒng)在制冷兼制熱水模式下用水工況的運(yùn)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(yùn)行提供技術(shù)儲備。其次，對系統(tǒng)在制熱水模式下的蓄熱運(yùn)行時，由于熱水溫度的不斷升高而導(dǎo)致在運(yùn)行過程中出現(xiàn)的各種問題進(jìn)行了剖析，并提出了相應(yīng)的解決措施。再次，分析了系統(tǒng)在制熱兼制熱水模式下蓄熱和用水運(yùn)行時影響室內(nèi)制熱量減少的因素，并針對不同運(yùn)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(diào)器的性能進(jìn)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(yùn)行特性的研究，分析了不同的因素對系統(tǒng)在蓄熱和用水工況下的運(yùn)行性能的影響，制定了HPACDHWS在不同的運(yùn)行模式和工況下的控制策略和解決措施，為該設(shè)備今后的優(yōu)化運(yùn)行和合理控制提供了理論基礎(chǔ)，也為其進(jìn)一步產(chǎn)品化提供重要的指導(dǎo)作用