922能多功能热泵单独制热水性能实验研究.pdf

第29卷第6期 2008年6月 太阳能学报 ACI’A ENERGIAE SOLf吼S洲ICA V01．29。No．6 JI|II．，2008 间接膨胀式太阳能多功能热泵 单独制热水性能实验研究 阳季春，季 杰，裴 刚，蒋爱国，何伟 (中国科学技术大学热科学和能源工程系，合肥230026) 摘要：简要介绍了间接膨胀式太阳能多功能热泵(ⅢsA．MDHP)系统的功能模式。在冷凝侧采用强制循环和自然 循环两种运行模式，对系统在冬季工况下利用中低温水源单独制热水性能进行实验测试。实验结果表明，在两种 运行模式下热泵∞P系统c0P。及炯性能系数∞P政都明显高于空气源热泵热水器系统。实验同时对不同初 始水温下IIcSA．Ⅷ)HP系统单独制热水性能进行对比，发现初始水温对热泵∞P”系统∞P。影响不大，而对炯性 能系数c0PⅨ影响较明显。 关键词：多功能；太阳能热泵；制热水；水源 中图分类号：髓12 文献标识码：A 0 引 言 太阳能和热泵技术是节约常规化石型能源使用 最有前途的多种方式之一?。作者在文献[2]中提 出了一种将太阳能与多功能热泵技术有机结合的新 型热泵系统，称之为间接膨胀式太阳能多功能热泵 系统(以下简称为Ⅱ’sA．MDHP)uJ。该系统具备4种 运行模式，即单独供热模式、制冷兼制热水模式、单 独制热水模式和单独制冷模式。各种运行模式工作 原理和运行方式在文献[2]中有具体论述。ⅢSA。 MDHP系统在单独制热水模式下，可以利用两种热 源制取热水：一种是在夏季和春秋季室外气温较高 时利用空气源；另一种是在冬季室外气温较低时利 用蓄热大水箱中储存的水源。在冬季，蓄热大水箱 的主要作用是储存吸收的太阳能热量，为室内供暖 提供热源，当需要热水时开启热泵利用蓄热大水箱 热水为热源给室内带盘管的小水箱中的热水加热。 利用空气源热泵或直接利用太阳能直膨式热泵制热 水的实验已有很多文献进行了研究[3。]。而间接利 用太阳能，以中低温热水为热源制取洗浴用热水的 实验研究在公开文献中很少发现。在单独制热水模 式下，ⅢsA．MD唧系统的冷凝侧水的循环方式有自 然循环和强制循环[81两种。 本文拟对冬季环境下，在冷凝侧采用强制循环 和自然循环两种运行模式，对ⅢSA—MDHP系统在冬 季工况下利用中低温水源单独制热水的运行性能进 行系统的实验研究。 1系统及测试仪器 本实验在间接膨胀式太阳能多功能热泵系统实 验台的基础上进行。ⅢSA．MDHP利用蓄热大水箱热 水源单独制热水模式实验系统如图1所示。其主要 由压缩机、四通换向阀、套管式水源蒸发器、板式冷 凝器、带盘管热水箱、毛细管、单向阀、室外储热水 箱、储液器、真空管、联集管等组成。 该实验系统有两种运行方式，一种为冷凝器侧 强制循环方式：在实验时打开阀2和阀3，冷凝侧通 过板式换热器给带盘管热水箱中的水加热；另一种 为冷凝器侧自然循环方式：打开阀1和阀3，冷凝侧 利用埋于水箱底部的冷凝盘管通过自然对流的方式 给水箱的水加热。 实验系统的测试仪器及测试参数：根据对热泵 热水器系统的热性能的研究要求，如图1所示，其测 试平台主要包括温度测量、压力测量、功率测量、水 流量测量等几大部分。共有测点32个，各测点全部 收稿日期：200r7-0l埘 基金项目：国家自然科学基金50708105)；安徽省自然科学基金(070414161)；教育部光伏研究中心开放基金 通讯作者：阳季春(1970一)，男，讲师、博士研究生，主要从事太阳能热泵系统的研究。jchym唱@nIail．usIc．幽．m 万方数据 6期 阳季春等：间接膨胀式太阳能多功能热泵单独制热水性能实验研究 679 由数据采集仪实时采集记录。 1．压缩机2．四通换向阀3．套管式水源蒸发器4．板式冷凝器5．带盘管热水箱 6、7．毛细管8．单向阀9．室外储热水箱lO．储液器11．真空管12．联集管 图1皿SA．MDHP单独制热水模式性能实验系统示意图 飚．1 Sche埘妇dia{尹帅0ftIle experiIIler吐al瞄up 0f IEsA—MD职for w砒er hea吨曲 数据采集：数据采集仪A西lent34970A，配置肿 34901A采集模块2个，一般每60s采集数据一次。 温度测量：0．2-砌铜．康铜热电偶，具体位置见 图l(分别为蒸发器制冷剂进出口、冷凝器制冷剂进 出口、压缩机制冷剂进出口、室外套管式水冷换热 器、板式换热器的进出口、室外环境及室外储热水箱 等)，用于观察分析各点的温度分布和热量计算。 压力测量：制冷压力专用传感器(mba506，sWe． d朗)，安装在蒸发器进出口、冷凝器进出口；用于观察压 缩机、冷凝器、毛细管、蒸发器进出口的压力变化。 功率测量：wBPll2s9l，数量3个，用来测试压 缩机及循环水泵输