本文關(guān)鍵詞：相變蓄熱蒸發(fā)型空氣源熱泵控制策略研究，由筆耕文化傳播整理發(fā)布。

【摘要】：針對低溫環(huán)境下空氣源熱泵供熱性能系數(shù)(COP)較低的狀況,課題組經(jīng)過3年多的實(shí)驗(yàn)研究,研發(fā)了新型相變蓄熱蒸發(fā)型空氣源熱泵系統(tǒng)。主要是增設(shè)相變蓄熱器。當(dāng)室外環(huán)境溫度高于平衡點(diǎn)溫度時,利用蓄熱技術(shù)將熱量貯存在蓄熱材料中;當(dāng)室外環(huán)境溫度比較低時,蓄熱材料向系統(tǒng)放熱,供向熱用戶,解決了空氣源熱泵在低溫環(huán)境下的熱量供需矛盾等問題。同時利用蓄熱進(jìn)行除霜,縮短了機(jī)組除霜時間,杜絕了向房間內(nèi)吹冷風(fēng)的現(xiàn)象,顯著提高了空氣源熱泵的供熱質(zhì)量和運(yùn)行性能。本文提出了相變蓄熱器、冷凝器和蒸發(fā)器串并聯(lián)相結(jié)合的相變蓄熱蒸發(fā)型空氣源熱泵系統(tǒng)方案,通過合理布置相變蓄熱器,將蓄熱器作為后冷凝器,利用制冷劑潛熱蓄熱,在有效時間內(nèi)加快蓄熱速度。通過實(shí)驗(yàn)研究,確定采用80%Na2SO4?10H2O+20%Na2HPO4?12H2O作為相變蓄熱材料,并提出一種有效的相變蓄熱的傳熱計算方法,準(zhǔn)確地計算每一時刻的蓄熱量和放熱量。為了實(shí)施熱泵系統(tǒng)的控制,計算給出基于供熱需求的系統(tǒng)工質(zhì)流量與電子膨脹閥開度關(guān)系;設(shè)計了相變蓄熱蒸發(fā)型空氣源熱泵系統(tǒng)控制策略,可實(shí)現(xiàn)供熱-蓄熱、供熱-放熱和除霜3種運(yùn)行工況的自動切換以及安全保護(hù);采用DOPsoft軟件設(shè)計了人機(jī)交互界面,可實(shí)時顯示、設(shè)定和監(jiān)控系統(tǒng)參數(shù),通過與上位機(jī)連接,可以讀取和儲存數(shù)據(jù)。針對熱泵機(jī)組的工作穩(wěn)定性和環(huán)境適應(yīng)性要求,提出了基于PI調(diào)節(jié)的滯環(huán)控制方法,即溫度控制環(huán)節(jié)中嵌入了回差控制方法,解決了系統(tǒng)工況切換頻繁的問題,實(shí)現(xiàn)了系統(tǒng)不同工況之間的平穩(wěn)過渡,從而延長了系統(tǒng)使用壽命。通過相關(guān)資質(zhì)機(jī)構(gòu)現(xiàn)場測試,所開發(fā)的相變蓄熱空氣源熱泵系統(tǒng)的COP在15℃時達(dá)到4.8,環(huán)境溫度為-15℃時COP為1.94,并且系統(tǒng)可以有效除霜,除霜時間為230s左右。相變蓄熱蒸發(fā)型空氣源熱泵能夠取締寒冷地區(qū)傳統(tǒng)的燃煤供熱方式,為綠色、高效、節(jié)能、低碳的供熱發(fā)展提供技術(shù)支撐。
【關(guān)鍵詞】：相變蓄熱 空氣源熱泵 供熱性能系數(shù) 控制策略
【學(xué)位授予單位】：太原理工大學(xué)
【學(xué)位級別】：碩士
【學(xué)位授予年份】：2016
【分類號】：TU83
【目錄】：

• 摘要3-5
• ABSTRACT5-11
• 符號表11-12
• 第一章 緒論12-18
• 1.1 課題研究背景和目的12-13
• 1.2 課題國內(nèi)外研究現(xiàn)狀13-16
• 1.2.1 熱泵機(jī)組控制系統(tǒng)硬件研究近況13-14
• 1.2.2 熱泵機(jī)組控制系統(tǒng)控制策略研究近況14-16
• 1.3 本課題主要研究內(nèi)容16-18
• 第二章 相變蓄熱蒸發(fā)型空氣源熱泵系統(tǒng)18-22
• 2.1 熱泵實(shí)驗(yàn)系統(tǒng)優(yōu)化18-19
• 2.2 熱泵系統(tǒng)工作原理19-20
• 2.3 熱泵熱水機(jī)組的整體布置20
• 2.4 本章總結(jié)20-22
• 第三章 相變蓄熱器傳熱計算22-32
• 3.1 相變傳熱計算22-28
• 3.2 蓄熱器性能實(shí)驗(yàn)計算結(jié)果28-31
• 3.3 本章小結(jié)31-32
• 第四章 相變蓄熱蒸發(fā)型空氣源熱泵熱水機(jī)組控制策略及控制硬件設(shè)計32-42
• 4.1 控制系統(tǒng)功能32-33
• 4.2 系統(tǒng)控制策略設(shè)計33-39
• 4.2.1 控制研究內(nèi)容33
• 4.2.2 控制要求33-34
• 4.2.3 系統(tǒng)總體控制方案34
• 4.2.4 系統(tǒng)除霜控制策略34
• 4.2.5 電子膨脹閥控制設(shè)計34-38
• 4.2.6 系統(tǒng)溫度控制策略38-39
• 4.3 熱泵熱水機(jī)組控制硬件設(shè)計39-41
• 4.4 本章小結(jié)41-42
• 第五章 控制系統(tǒng)和控制程序設(shè)計42-62
• 5.1 程序開發(fā)平臺42
• 5.2 控制系統(tǒng)結(jié)構(gòu)42-44
• 5.3 控制系統(tǒng)主程序44-54
• 5.3.0 系統(tǒng)工作流程45
• 5.3.1 主程序設(shè)計45-46
• 5.3.2 加熱控制程序46-49
• 5.3.3 除霜控制程序49-50
• 5.3.4 滯環(huán)控制程序50-51
• 5.3.5 液位控制和保護(hù)系統(tǒng)程序51-53
• 5.3.6 工況等待子程序53-54
• 5.4 人機(jī)界面設(shè)計54-60
• 5.4.1 人機(jī)界面軟件開發(fā)環(huán)境54-55
• 5.4.2 觸摸屏界面設(shè)計55-59
• 5.4.3 LabVIEW監(jiān)控畫面設(shè)計59-60
• 5.5 本章小結(jié)60-62
• 第六章 控制性能測試62-76
• 6.1 熱泵熱水機(jī)組設(shè)計62-69
• 6.1.1 熱泵機(jī)組外殼設(shè)計62-63
• 6.1.2 蓄熱水箱設(shè)計63-64
• 6.1.3 相變蓄熱器設(shè)計64-66
• 6.1.4 熱泵硬件安裝66-67
• 6.1.5 控制系統(tǒng)安裝67-69
• 6.2 實(shí)驗(yàn)方案設(shè)計69-71
• 6.2.1 系統(tǒng)調(diào)試69-70
• 6.2.2 方案設(shè)計70-71
• 6.3 熱泵熱水機(jī)組控制效果71-73
• 6.4 熱泵系統(tǒng)經(jīng)濟(jì)和社會效益分析73-74
• 6.5 故障分析74-75
• 6.6 本章小結(jié)75-76
• 第七章 總結(jié)和展望76-78
• 7.1 總結(jié)76
• 7.2 展望76-78
• 參考文獻(xiàn)78-82
• 致謝82-84
• 攻讀碩士學(xué)位期間所發(fā)表的論文和成果84

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