改进型多功能热泵空调热水系统的分析

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1、东南大学硕士学位论文水两种模式选择。仿真模拟和实验结果表明该系统在夏季平均能效在3．0以上；冬季出水温度在50"0时，能效比平均在2．0左右【39]1401[41】142】1431144]。1．3本文的研究内容本文所研究的改进型多功能热泵空调热水系统是在前人对多功能热泵空调热水器一体系统进行大量研究的基础上，创新地提出一种可实现夏季制冷兼制热水；春秋季单独作为热泵热水器制取热水；冬季供暖或制取热水的应用装置。与之前的系统装置相比，系统的结构、管路均得到改进，简洁、简化、清晰；由于沿程管道的减少、简化，使得阻力减少，系统的操作控制则更为简易，进而减少了相应的控制设

2、备，成本得到相应的降低，促使了整个系统得到较好改进，产品更易于实用化、规模化的推广与使用。本课题主要研究工作的内容如下：l、在对前人研究的各种系统构成和功能分析的基础上，创新地设计并搭建了一套新式改进型多功能热泵空调热水器实验装置。利用此实验装置，分别对系统在夏季制冷兼制热水工况、春秋季节单独作为热泵制热水工况、冬季供热或制热水工况下的性能特性进行实验研究。通过所测得的数据，分析讨论各变化参数对系统运行性能特性的影响以及各种工况运行模式下系统的制热量，能效比、压力、温度等变化参数的性能特点，为本改进型系统的不断完善和实用化打下坚实的基础。2、对本改进型多功能热泵

3、空调热水装置自身特性的模拟研究。对本改进型系统的原理、组成进行了理论分析与研究，针对实验装置室内侧翅片管换热器、室外侧翅片管换热器、套管冷凝器以及循环水箱等装置建立相应数学模型，编制相应模拟程序，并对系统的春秋季节单独作热泵来制取热水工况、夏季制冷兼制热水工况、冬季供热或制热水工况下的性能特性进行了数值模拟与分析，并与实验数据进行对比分析，验证准确度。为今后系统进一步优化改进提供一定实验数据，进而对实验样机进行进一步优化，为最终实现本装置产品化打下良好的基础。3、根据实验的研究，对本改进型多功能热泵空调热水系统提出更为简化的方案，以及如何进行验证简化后系统的可行

4、性。同时，又根据多功能热泵热水系统的性能和特点，进一步提出了两种新式多功能热泵空调热水系统装置的方案构想，并相应地阐述了工作原理。4、分析比较本实验装置与其他类型制热水装置在初投资、运行费用等经济性方面进行了综合比较，探讨多功能能热泵系统在部队营房应用与推广的利弊。4第二章改进型多功能热泵宅调热水系统工作原理与实验装置第二章改进型多功能热泵空调热水系统工作原理与实验装置多功能热泵空调热水系统是一种将热泵型空调与热水器很好结合于一体的节能装置。该系统在夏季时通过室内翅片管换热器换热实现对室内空气的降温、除湿；同时利用套管换热器中的冷凝热来制取生活热水，从而相应地减

5、少了向周围环境排放的热量，减轻城市热岛效应，从而使环境得到一定程度的保护。在不需要使用空调的季节则可单独作为热泵热水器来使用，从而防止了因装置设备闲置而造成的损耗和浪费。在冬季时仍作为热泵空调装置来实现对室内供暖或是通过简单的阀门切换来实现生产热水的目的。2．1多功能热泵空调热水系统的分类能实现对室内制冷、供暖、制取热水等三位一体的多功能热泵热水系统可按将热水换热器和原热泵型空调装置组合形式的不同，分为串联式、并联式以及混合式三种形式。1、串联式系统所谓串联式系统即将热水换热器与热泵循环中蒸发器、冷凝器等串联在一起的系统，图2一l为该系统的结构示意简图。在该系统

6、中，热水换热器和热泵室外换热器串联在同一管路上。通过各种阀门的切换，实现制热水、制冷、供暖等功能。这是一种最基本的热水换热器和热泵型空调系统串联的结合方式。图2-1串联式多功能热泵空调热水系统的结构简图中国科技大学季杰等老师所提出的多功能热泵空调热水换热器系统是一种典型的串联式多功能热泵空调热水系统，具体如图2．2所示。他们对该系统作了大量的研究和分析【33113411351，并对各种模式下的性能进行了数值模拟和实验研究，，取得了大量的研究成果。该典型系统几种工作模式下的工作原理如下所示：夏季制冷兼制热水时，四通阀2置于制冷状态，电磁阀4、5、12关闭，阀9开启

7、，制冷剂从压缩机l出口，进入电磁阀2，经过热水器lO，后通过阀门9，进入风冷室外热换器7，后经过毛细管6，进入空调室内换热器3进行，蒸发吸热，四通阀2，回到压缩机l，构成制冷同时制热水系统。冬季取暖时，四通阀2置于制热状态，电磁阀5、9、12关闭，电磁阀4开启，制冷剂从压缩机1出来，进入四通阀2，经过空调室内换热器3、进行冷凝供热、后通过毛细管6，经过室外风冷换热器7后，经过阀门4，进入四通阀2、通过吸气管进入压缩机l，构成冬季取暖系统。夏季单独制冷时，四通阀2置于制冷状态，电磁阀5、9、12关闭，电磁阀4开启，制冷5东南大学硕士学位论文剂从压缩机1出来，进入四

8、通阀2，经过阀门4后，进