压缩式热泵热水器实验研究及性能分析

《压缩式热泵热水器实验研究及性能分析》由会员上传分享，免费在线阅读，更多相关内容在工程资料-天天文库。

1、压缩式热泵热水器实验研究及性能分析

2、第10　前　言　　目前国内家用热水器市场的主要产品为电热水器和燃气热水器，在日照时间长、太阳辐射强度高的地区也使用一定量的太阳能热水器。在美国，热泵热水器自1988年问世以来发展很快，目前已占据了热水器市场份额的38％左右［1］，并且还有上升的趋势，而国内热泵热水器市场份额几乎为零。在产生45℃左右的家庭用热水方面，热泵热水器有着非常广阔的前景。热泵热水器比前三类热水器而言，可因地制宜地利用废热，还有节约能源、运行费用低廉、使用区域广泛等优点。　　目前国内空调市场规模很大，采用压缩式热泵热水器，可以和空调结合，合理

3、利用能源，进一步提高用能效率，所以本文主要分析压缩式热泵热水器。1　热泵热水器原理及系统组成　　本实验热泵热水器采用普通全封闭制冷压缩机，循环工质采用R134a，蒸发器采用风冷翅片管式换热器，冷凝器采用铜制螺旋盘管沉浸式热交换器。水箱内外壁均采用新型不锈钢，内外壁之间的夹层采用聚氨酯保温材料。实验装置见表1，系统组成如图1所示。500)this.style.ouseg(this)">　　　热水器的进出水系统控制：待加热水进水管与自来水供水系统相连，此处无需阀门。在热水出水管处用一阀门控制，当要加热凉水时，关闭该阀门，依靠自来水供水系统的压力将水顶入水

4、箱，直至水箱注满水为止。由于凉水逐渐被加热，温度较高的水在水箱上层，温度较低的水在水箱底层；当整个水箱的水被加热到一定的温度时，水的膨胀压力与自来水的压力处于平衡时，自来水便被阻隔在水箱之外；一旦热水温度下降或热水量减少自来水的压力要大于热水的膨胀压力时，自来水便自动补给到水箱中。500)this.style.ouseg(this)">2　实验数据分析　　实验模拟夏季室温和冬季室温情况下热泵热水器的运行，通过对实验数据的分析处理，得出热泵热水器在两种典型工况下的性能参数。在同样的加热水量、被加热水的初温以及同样的测试设备下，每隔15min采集数据一次

5、，分别选取两种工况下的两组典型数据进行分析。两种工况的性能参数变化曲线如图2、图3所示。500)this.style.ouseg(this)">在夏季工况下，水的平均温度与热泵热水器的冷凝器温度之间的温差变化受时间影响不大，平均温度差为9．63℃；而且热泵热水器的运行对室内温度的影响不大，在运行的150min里室温略有下降，有利于夏季室温的降低。　500)this.style.ouseg(this)">　　在冬季工况下，水的平均温度与热泵热水器的冷凝器温度之间的温差平均为7．28℃，比夏季的温差要小，但是蒸发温度与冷凝温度之差要大于夏季，说明在冬季要

6、满足用户对相同温度下的热水需求量，热泵热水器的负荷要大于夏季。热泵热水器的热负荷计算应该根据冬季工况进行。另外，当冬季室温比较低时（如无采暖），蒸发器温度会低于－10℃，蒸发器表面会结霜，使室内空气湿度进一步下降（冬季室内湿度一般比较小，有的用户还进行人为加湿），使得居室舒适感进一步下降；与此同时，蒸发器结霜使换热器换热效果恶化，更进一步影响热水器性能。所以，在过去的报告或论文中，有一种观点认为：冬季热泵热水器在气候温暖湿润的地方应用较好。其实在北方，当室内有采暖时，热泵热水器的能效比要高于没有采暖的南方。3　热泵热水器经济性分析及比较3．1　系统能

7、效比　　500)this.style.ouseg(this)">N———耗电量，包括压缩机消耗电功和蒸发器风机消耗电功，耗电量根据功率表直接测的电功率计算。　　系统能效比（COP）随时间及与水温的变化关系如图4所示。500)this.style.ouseg(this)">3．2　热泵热水器经济性分析　　热泵热水器的运行费用大大低于电热水器和燃气热水器，但是初投资要高于这两种热水器。笔者实验用的热泵热水器共花费原材料费用、加工费用近4000元，远高于电热水器、燃气热水器的市场价，但如形成产品批量生产，成本价有望控制在2000元以内，与高档电热水器价格相

8、当。下面将热泵热水器与电热水器、燃气热水器作一比较：某中档电热水器，功率1500］．北京：高等教育出版社，1996：158－159．能源工程　　<--