隨著社會(huì)經(jīng)濟(jì)的快速發(fā)展,開(kāi)發(fā)利用清潔能源一直是重要的研究課題。太陽(yáng)能是一種較理想的熱源,但是太陽(yáng)能具有不穩(wěn)定性,因此太陽(yáng)能利用要采用蓄熱裝置來(lái)增加系統(tǒng)的實(shí)用性,當(dāng)太陽(yáng)能強(qiáng)度低時(shí)可啟用蓄熱水箱供熱。本文研究了一種供熱末端為熱風(fēng)的太陽(yáng)能融冰蓄熱供熱熱泵系統(tǒng),以冰作為蓄熱介質(zhì),太陽(yáng)能充足時(shí)利用冰轉(zhuǎn)化成水儲(chǔ)存太陽(yáng)能,太陽(yáng)能不足時(shí)利用水轉(zhuǎn)化成冰釋放儲(chǔ)存的太陽(yáng)熱能為熱泵提供熱源。系統(tǒng)主要由熱泵機(jī)組,熱水式太陽(yáng)能集熱器及蓄熱水箱組成。本文采用實(shí)驗(yàn)與數(shù)值模擬相結(jié)合的方法,對(duì)系統(tǒng)關(guān)鍵部件蓄熱水箱的蓄放熱性能進(jìn)行研究,對(duì)比冰蓄熱與水蓄熱系統(tǒng)的蓄放熱能力。研究結(jié)果表明,冰蓄熱系統(tǒng)中蓄熱水箱的蓄熱量和太陽(yáng)能利用率均高于水蓄熱系統(tǒng)。冰蓄熱系統(tǒng)中一天的太陽(yáng)能蓄熱量可供熱泵運(yùn)行6小時(shí),而相同工況下水蓄熱系統(tǒng)的太陽(yáng)熱能儲(chǔ)存僅能維持熱泵連續(xù)運(yùn)行2小時(shí)。研究發(fā)現(xiàn),在午后隨著太陽(yáng)輻射降低以及氣溫的降低,太陽(yáng)能集熱器的集熱效果大幅下降,而冰蓄熱系統(tǒng)中循環(huán)的乙二醇水溶液溫度較水蓄熱系統(tǒng)低,因此能夠在太陽(yáng)能不足時(shí)吸收更多的熱量。此外,冰蓄熱系統(tǒng)中蓄熱水箱內(nèi)的水溫較低,不僅增加了換熱溫差,提高了太陽(yáng)能利用率,還減少了水箱向周圍環(huán)境的散熱,減少了熱損失。
【學(xué)位單位】：燕山大學(xué)
【學(xué)位級(jí)別】：碩士
【學(xué)位年份】：2019
【中圖分類】：TU995
【部分圖文】：

12 月在秦皇島進(jìn)行本實(shí)驗(yàn)，本章介紹實(shí)驗(yàn)的設(shè)計(jì)方案，包括各項(xiàng)參數(shù)計(jì)算型、實(shí)驗(yàn)臺(tái)搭建及系統(tǒng)運(yùn)行工況。實(shí)驗(yàn)采用熱水式太陽(yáng)能集熱器，運(yùn)行模蓄熱。在白天吸收太陽(yáng)能的熱能，太陽(yáng)能集熱環(huán)路與蓄熱水箱之間通過(guò)換換熱，利用太陽(yáng)能熱能融冰潛熱蓄熱；夜間蓄熱水箱內(nèi)的水通過(guò)熱泵進(jìn)行熱能。比較以水和冰作為蓄熱介質(zhì)時(shí)，蓄熱水箱的蓄熱和放熱效應(yīng)，并計(jì)件下系統(tǒng)的效率和太陽(yáng)能利用率。 系統(tǒng)介紹從太陽(yáng)年輻射總量分布看，我國(guó)河北省地區(qū)的太陽(yáng)輻照總量與日照時(shí)數(shù)為水平[28]。本系統(tǒng)以太陽(yáng)能為熱源，蓄熱水箱內(nèi)融冰吸收太陽(yáng)輻射的熱量，為蓄熱水箱內(nèi)水通過(guò)熱泵冷凝放熱。系統(tǒng)由兩個(gè)環(huán)路組成：以乙二醇水溶流體的太陽(yáng)能集熱器部分及以 R22 制冷劑為工作流體的熱泵供熱部分。實(shí)太陽(yáng)能集熱器一個(gè)、蓄熱水箱一個(gè)、循環(huán)水箱一個(gè)、水泵一臺(tái)及熱泵機(jī)組一流程圖如圖 2-1 所示。

燕山大學(xué)工程碩士學(xué)位論文LQMPCMPCM (2-2)式中PCMM——相變材料的質(zhì)量，kg；PCMQ——相變材料的吸熱量，kJ；L——相變材料的相變潛熱，kJ/kg。計(jì)算水箱容積為 40L，考慮水結(jié)冰時(shí)的膨脹，無(wú)法全部結(jié)冰導(dǎo)致的單純水吸熱及換熱器所占體積，設(shè)置 80L 的水箱。實(shí)驗(yàn)用水箱為 304 不銹鋼方形水箱，長(zhǎng)寬高 400 mm×400 mm×500 mm，厚度1.5mm。太陽(yáng)能端換熱器采用 U 型盤管形式，為增強(qiáng)換熱，采用不銹鋼波紋管，該種水管易于彎曲及連接；熱泵蒸發(fā)器采用螺旋盤管形式，與太陽(yáng)能端換熱器相鄰，放于水箱內(nèi)部。蓄熱水箱內(nèi)外部及水箱內(nèi)盤管位置及盤管形式如圖 2-2 所示。

最大流量 30L/m最大揚(yáng)程 30m最大吸程 12m冰的效果，實(shí)驗(yàn)所用的熱泵機(jī)組為組裝機(jī)，充注的為開(kāi)式，蒸發(fā)器端銅管置于蓄熱水箱中。運(yùn)行原理為，R22 制冷劑蒸汽被送到冷凝器降溫，縮機(jī)再通過(guò)膨脹閥變成高壓液態(tài)制冷劑，液態(tài)制冷，在較低溫度下將熱負(fù)荷與水箱內(nèi)的水交換，溫度，如此循環(huán)往復(fù)。圖 2-3 所示，機(jī)組壓縮機(jī)采用丹佛斯壓縮機(jī) SC18參數(shù)詳情見(jiàn)表 2-4~表 2-6。

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