對復(fù)疊式熱泵熱水系統(tǒng)準(zhǔn)穩(wěn)態(tài)分析的性能研究

1、對復(fù)疊式熱泵熱水系統(tǒng)準(zhǔn)穩(wěn)態(tài)分析的性能研究摘要:復(fù)疊式制冷系統(tǒng)已用于熱泵熱水器以克服低溫環(huán)境下高壓縮比問題。在研究中，對級聯(lián)熱泵熱水系統(tǒng)進(jìn)行研究與準(zhǔn)穩(wěn)態(tài)分析，找出了系統(tǒng)的瞬態(tài)行為。水加熱系統(tǒng)是采用了R134a和R410a作為制冷劑和水存儲罐組成的熱泵熱水器。穩(wěn)態(tài)復(fù)疊式熱泵模型是基于實驗結(jié)果建立，動態(tài)存儲罐模型開發(fā)由熱力學(xué)方程建立。該模型的計算與系統(tǒng)性能相關(guān)的幾個主要參數(shù)，如加熱容量，功耗，COP（性能系數(shù)），和儲存罐中的溫度分布。此外，該

2、系統(tǒng)研究在各種條件下環(huán)境溫度和熱水需求對性能的影響。關(guān)鍵詞：復(fù)疊式制冷系統(tǒng)熱泵熱水器數(shù)值模擬準(zhǔn)穩(wěn)態(tài)系統(tǒng)性能0.引言隨著時代的發(fā)展，科技成功的改善人類的生活，但全球能量也隨之劇烈消耗。在韓國，能源消費總量已經(jīng)從193百萬噸油當(dāng)量（2000）增長到263百萬噸油當(dāng)量（2010）[1]。由于能源消耗的不斷增長，節(jié)能也引起人們的跟多關(guān)注，并創(chuàng)出各種技術(shù)以更有效的利用能源。熱泵熱水被稱為空氣—水熱泵，也有節(jié)能的功能，與傳統(tǒng)的電熱水器相比，它可以有

3、熱水的兩到三倍高效率的潛力[2]。然而，如在其它熱泵工作的情況下，熱泵熱水器有一個臨界值的弱點，性能的下降與寒冷區(qū)域的效率問題[3]。這個問題如果考慮到空氣水熱泵具有比由于熱水需要被供給的溫度等熱泵更大的聲壓比的事實就更糟糕。因此，許多研究人員試圖克服這一障礙的方法也各有不同。現(xiàn)在，R134a—R410a級聯(lián)循環(huán)已經(jīng)引入熱泵熱水器[4]。級聯(lián)系統(tǒng)使熱泵熱水器的重負(fù)載被分配到兩個不同的制冷循環(huán)，可以用一個公平的環(huán)境進(jìn)行操作。一些研究已經(jīng)進(jìn)

4、行分析了級聯(lián)熱泵熱水器的性能，并優(yōu)化它們。Park等人[5]將之安裝在韓國的三個參考網(wǎng)站監(jiān)控級聯(lián)熱泵熱水系統(tǒng)的性能。他們證實該系統(tǒng)可以在數(shù)月里以大約2.1的總COP（性能系數(shù)）提供熱水，包括冬季。Kim等[6]研究了級聯(lián)熱泵的壓縮機運行方法。他們專注于填補儲罐用熱水的熱泵熱水器的情況。在給定的操作條件下，兩種策略進(jìn)行比較，以找出哪一個是更好實現(xiàn)高效率。Park等人[7]進(jìn)行了實驗，得到了級聯(lián)熱泵熱水器的最佳中間溫度。他們通過使系統(tǒng)達(dá)到最

5、高效率的最佳溫度，并建立一定的相關(guān)性的方法，找出溫度。Wu等人[2]設(shè)計采用相變材料儲熱設(shè)計級聯(lián)熱泵熱水器，討論了級聯(lián)系統(tǒng)和圖1級聯(lián)熱泵熱水系統(tǒng)的示意圖2.該系統(tǒng)的數(shù)學(xué)模型2.1級聯(lián)熱泵熱水器的建模復(fù)疊式制冷系統(tǒng)建模僅供穩(wěn)定狀態(tài)，詳細(xì)的模擬需要相當(dāng)多的時間[9]。因此，在這項研究中，簡化了靜態(tài)模型，包括從實驗結(jié)果數(shù)的相關(guān)性的應(yīng)用。和它們最相關(guān)的系數(shù)的類型是從結(jié)果分析，得到與之相同的實驗數(shù)據(jù)[10]。對于壓縮機，制冷劑的質(zhì)量流量和壓縮機的