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小型空气源热泵辅助太阳能热水装置的应用性研究

作　者: 王所平
导　师: 南晓红
学　校: 西安建筑科技大学
专　业: 供热、供燃气、通风及空调工程
关键词: 小型空气源热泵辅助太阳能热水装置并联式太阳能热泵全年能源消耗效率APF 太阳辐射测试
分类号: TU831.4
类　型: 硕士论文
年　份: 2010年
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内容摘要

太阳能热泵将太阳能热利用技术与热泵技术有机结合,具有热泵的节能性和集热器的高效性,已经得到越来越广泛的关注。开发适合于别墅建筑的小型空气源热泵辅助太阳能热泵热水装置具有很强的实际应用意义。本文对西安地区太阳辐射资源的年变化情况和室外温湿度分布情况进行了分析,明确了西安地区的太阳能资源的可利用程度和空气源热泵全年运行的可行性。文中设计了一个全年提供别墅4人住户热水需求的小型空气源热泵辅助太阳能热水装置。在典型气象年的参数下,研究了装置在月平均日情况下的运行特性,并对装置进行了性能分析,结果显示：一年中大约5/12时间太阳能集热子单元单独运行即可满足热水系统需求。在其余时间太阳能子单元可将水箱内的水最低加热至34.4℃,降低了空气源热泵子单元的负荷。空气源热泵开启与否对整个装置的性能系数COP影响很大,因此本文引入全年能源消耗效率APF作为空气源热泵辅助太阳能热水装置的性能评价指标,合理评价装置的全年运行特性。装置的经济效益分析结果表明该装置在西安地区具有很大的经济可行性。本文研究证明在西安地区建立小型空气源热泵辅助太阳能热水装置具有经济可行性和节能性。

全文目录

摘要  3-4
ABSTRACT  4-10
1 绪论  10-21
  1.1 课题研究背景和意义  10-14
    1.1.1 我国的太阳能资源  11-12
    1.1.2 太阳能热泵热水系统  12-14
  1.2 空气源热泵辅助太阳能热水技术  14-17
    1.2.1 太阳能热水系统  15-16
    1.2.2 空气源热泵辅助供热水的优势  16-17
  1.3 并联式太阳能热泵技术研究现状  17-20
    1.3.1 国外研究现状及水平  17-18
    1.3.2 国内研究现状及水平  18-20
  1.4 本文的研究内容及意义  20-21
2 空气源热泵辅助太阳能热水装置在西安地区的应用研究  21-36
  2.1 太阳辐射的基本概念和参数  21-23
  2.2 倾斜面太阳辐射强度的计算  23-25
  2.3 西安地区太阳辐射资源的可利用性  25-26
  2.4 太阳能集热器有效集热量  26-32
    2.4.1 太阳能集热器的选用原则  26-28
    2.4.2 集热器面积的确定  28-32
    2.4.3 集热器有效集热量  32
  2.5 空气源热泵在西安地区的适用特点  32-35
  2.6 本章小结  35-36
3 空气源热泵辅助太阳能热水装置设计及运行特性研究  36-49
  3.1 装置方案设计  36-43
    3.1.1 太阳能子单元设计  37-38
    3.1.2 空气源热泵子单元设计  38-43
  3.2 装置运行特性研究  43-48
    3.2.1 太阳能子单元单独运行时的特性研究  43-47
    3.2.2 空气源热泵开启后的运行特性研究  47-48
  3.3 本章小结  48-49
4 空气源热泵辅助太阳能热水装置的性能评价  49-56
  4.1 装置制热性能系数  49-52
    4.1.1 空气源热泵单元制热性能系数  49-50
    4.1.2 装置的制热性能系数  50-52
  4.2 装置的全年能源消耗效率  52-54
    4.2.1 全年能源消耗效率的定义  52
    4.2.2 全年能源消耗效率的计算  52-54
  4.3 装置的经济性评价  54-55
  4.4 本章小结  55-56
5 西安太阳辐射的实测数据分析  56-61
  5.1 测试仪器  56
  5.2 实测结果分析  56-60
    5.2.1 水平面太阳辐射强度比较  56-59
    5.2.2 纬度面太阳辐射强度比较  59-60
  5.3 本章小结  60-61
6 结论与建议  61-63
  6.1 结论  61-62
  6.2 进一步研究及建议  62-63
致谢  63-64
参考文献  64-67
攻读硕士期间的研究成果及获奖情况  67

小型空气源热泵辅助太阳能热水装置的应用性研究

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