直膨式太阳能PVT热泵系统性能仿真及全年运行性能分析

本文对基于直膨式PVT(光伏光热)组件的太阳能热泵系统进行了数学模型的构建及性能仿真,分析了系统在上海地区的全年运行性能。通过直膨式集热/蒸发器将热泵系统与光伏组件相耦合,吸收光伏组件在工作时产生的废热,在降低光伏组件工作温度、提升组件发电效率的同时,提升了热泵循环的蒸发温度,从而改善了热泵系统的运行性能。基于能量平衡与集热/蒸发器换热特性建立了仿真模型,并与实验结果进行对比,最大误差为6.2%。在上海地区的气温、辐照条件下对系统运行进行了逐日的模拟。模拟结果表明：当冷凝温度为55℃时,系统COP在2.67～9.06之间波动,全年平均COP可达5.47;系统全年平均蒸发温度为18.34℃,平均得热效率为100.06%;PVT组件的全年平均工作温度比光伏组件下降20.21℃,可带来11.80%的全年发电增益。     

太阳能-空气能双源直膨式热泵系统夏季冷热电性能研究

本文设计了一种基于微热管阵列的太阳能-空气能双源集热蒸发(冷凝)器及双源直膨式热泵系统,该系统可有效降低光伏组件温度提升光伏发电效率,同时可实现制热和制冷功能,是一种多能互补可满足多种用能需求的新型建筑供能系统形式。搭建了太阳能-空气能双源直膨式热泵系统实验台,并对系统在夏季典型工况下的发电、供冷与提供生活热水性能进行实验测试与分析,结果表明,双源直膨式热泵系统制热运行时,PV/T组件工作对光伏组件起到了显著降温作用,相比于热泵不运行工况,组件光电功率提高56.43%,光电效率提升53.15%;双源直膨式热泵系统将180 L水由20℃加热至50℃的制热过程,系统平均制热COP为4.59,集热功率为3.20 kW,总发电量为1.43 kW·h,总耗电量为1.36 kW·h;由12℃冷却至7℃的制冷过程,系统平均EER为2.29。     

太阳能-空气复合热源热泵系统仿真分析

为保证复合热源热泵系统在复杂工况下的稳定运行和进一步优化系统各组件之间合理、高效的能量匹配,本文设计并搭建了基于微热管阵列的太阳能-空气复合热源热泵系统,采用集中参数法建立系统数学模型,分别从系统的发电效率、集热效率、制热功率和性能系数(COP)4个方面基于实验数据进行模型验证与分析,利用控制变量法研究了太阳辐照度和环境温度等参数对热泵系统在光伏/光热-水&空气源热泵运行模式下系统性能的影响,并对其运行特性进行综合评价。结果表明：所建数学模型具有较好的准确性,模拟值与实验值的相对误差均在±15%之间。光伏/光热-水&空气源热泵系统运行模式下发电效率和集热效率均值分别为13.91%和41.14%,COP均值为2.29。此外,当辐照度和环境温度分别以500 W/m²和15℃为单一变量时,系统COP分别提升21.0%和29.8%。     

小型太阳能-热泵耦合系统供暖应用研究

设计具有多种运行模式的太阳能-热泵耦合系统,仅对以太阳能系统制取的低温热水为低温热源的水源热泵系统进行性能测试与数据分析,结果表明:太阳能集热效率最高可达52.8%,热泵COP最大可达3.5;该太阳能-热泵耦合系统可实现能源的综合利用。     

电子膨胀阀开度对SAHP系统稳定性的影响

压缩机频率不变,不同的电子膨胀阀开度下,对太阳能热泵系统的动态性能进行了实验和分析。根据实验结果分析发现,在电子膨胀阀开度一定时,随着太阳辐照度的升高,压缩机功率出现振动,当电子膨胀阀开度最大时,系统振动更加明显。由此提出了太阳能热泵系统稳定性原理。同时指出优化太阳能热泵系统的关键问题是找到系统集热／蒸发器的MSS线（Q—Tsh关系曲线）。     

风冷太阳能双级氨喷射制冷系统冷藏工况性能分析

通过建立数学模型,对额定制冷量为9.4kW的冷藏库用风冷太阳能双级氨喷射制冷系统进行了变工况性能分析.该系统的制冷量随冷藏温度升高而增大,随环境温度升高而减小,随太阳辐照度增强而增大;COP的变化规律与制冷量类似,其差别是随太阳辐照度增强先迅速增大,但当太阳辐照度增大到一定程度后,COP的变化趋于平缓.在正常使用条件下(冷藏温度不低于4℃,环境温度不高于38℃,太阳辐照度不低于500W/m2),系统的制冷量为6.3～26kW,COP为0.042～0.087.该系统能较好地与亚热带典型城市南宁的果蔬盛产季节气候条件相匹配.     

太阳能-空气光伏/光热一体化热泵热水系统实验特性

本文研究了一种新型光伏/光热一体化(PV/T)复合热源热泵热水系统,将多孔扁盒式PV/T集热板与空气源热泵相结合,根据不同控制方式组合成双热源并联、单太阳能和单空气能三种不同运行模式。在室外环境温度28.5℃下,将200 L 30℃热水加热到55℃,研究了加热时间、热水温度、COP等性能的变化规律,结果表明双热源并联运行模式下分别比单太阳能模式和单空气能模式的加热时间缩短了42%和54%,COP分别提高了32.78%和47.64%;同时实验研究了在夏季工况下将200 L水从9∶00循环加热到17∶00过程中系统热性能,探讨了太阳辐射强度、PV/T集热板温度对光电/光热效率的影响,通过实验对比可以得出在热电模式下系统的光电效率η_(pv)比单一光电模式平均高25.8%.     

直膨式太阳能空气源热泵制热的实验研究

将太阳能热泵和空气源热泵结合起来,搭建了直膨式太阳能空气源热泵实验台,分别在太阳能单一热源和太阳能/空气双热源模式下对系统进行实际测试.测试结果发现,单一热源时晴天工况平均制热COP达到3.4,阴天平均制热COP为2.35;双热源系统在晴天和阴天时,制热COP最高分别为4.3和3.5.     

基于太阳能光伏光热组件的双热源热泵机组的实验研究

本文基于太阳能光伏光热一体化系统,设计出应用太阳能光伏光热及空气源的双热源热泵机组。使热泵与太阳能光伏光热组件结合组成太阳能热泵系统,利用太阳能光伏光热组件(PV/T)内循环水及空气源的能量制取生活热水,同时降低太阳能光伏光热组件内循环水的温度,从而降低太阳能光伏板的温度。通过实验测得机组在水冷蒸发侧进水温度20℃,热水出水温度50℃的额定工况下,制冷量为2.855 k W,制热量为3.594 k W,COP为3.6。机组在水-水工况及水-风工况下运行的节能性研究结果表明,相对于单一空气源热泵,双热源热泵机组在满足家庭用生活热水需求的前提下,利用热泵技术回收太阳能光伏光热的热量制取生活热水节能性显著。     

太阳能-空气源复合热泵性能研究

为提高空气源热泵的低温适用性,通过在焓差试验室设定工况条件下进行试验,研究标准工况下3种太阳能热水温度与7种风机频率对太阳能-空气源复合热泵机组制热性能的影响。试验结果表明,在20 Hz变化到50 Hz风机频率的工况下,随着蒸发器通入太阳能热水水温的升高,机组制热量增加越明显,当通入30℃太阳能热水时,机组制热量比单一空气源热泵制热量平均可增加24.4%。通过不同环境工况下无太阳能热水与利用20℃太阳能热水条件的制热量对比,结果表明,随着环境温度降低,太阳能热水作用越明显。利用20℃热水时,在7种风机频率工况下,制热量平均增加23.3%。