不同蓄能材料的太阳能热泵系统性能对比-论文.pdf

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1、第3O卷第12期农业工程学报V．01．30No．121842014年6月TransactionsoftheChineseSocietyofAgriculturalEngineeringJun．2014不同蓄能材料的太阳能热泵系统性能对比吴薇，王玲珑2，苏鹏飞，张甜，张凡(1．南京师范大学能源与机械工程学院，南京210042：2．南京五洲制冷集团有限公司，南京211100)摘要：太阳能热泵系统与太阳能集热蓄能技术结合起来，能够很好地克服系统对太阳辐射的依赖性，该文设计了一种蓄能型太阳能热泵热水器系统。对蓄能材料分别为石蜡和癸酸时系统瞬时集热效率和

2、2种材料的体积膨胀率进行了试验研究；在南京地区春季典型工况下，对分别采用癸酸和石蜡为蓄能材料的蓄能型太阳能热泵热水器系统性能系数进行了对比研究。研究结果表明：虽然石蜡体积膨胀率较大，系统的真空管有涨裂的危险，但在不同工况下，采用石蜡为蓄能材料的系统性能系数和瞬时性能系数均高于采用癸酸的系统，且系统稳定性好。关键词：太阳能；蓄能；热泵系统；系统瞬时集热效率；性能系数；体积膨胀率doi：10．3969~．issn．1002—6819．2014．12．023中图分类号：TK519文献标识码：A文章编号：1002—6819(2014)一12—0184—

3、08吴薇，王玲珑，苏鹏飞，等．不同蓄能材料的太阳能热泵系统·性能对比[J]．农业工程学报，2014，30(12)：184～191．WuWei，WangLinglong，SuPeng~i，eta1．Performancecomparisonofsolarheatpumpsystemwithdiferentphasechangematerials[J]．TransactionsoftheChineseSocietyofAgriculturalEngineering(TransactionsoftheCSAE)，2014，30(12)：184—191

4、．(inChinesewithEnglishabstract)(CaC12-6H2O)将太阳能储存起来，冬季通过热泵0引言系统将储存的热量从相变材料中取出来，不仅解决现在国内外普遍认为建筑能耗包括采暖、空了显热蓄能的种种缺陷，还解决了冬季利用热泵效调、通风、照明、炊事、家用电器和热水供应的能率低的问题，但是系统复杂，需要另设蓄热装置。耗【l～1。目前，建筑能耗占中国全社会终端能耗的马最良教授将太阳能热泵和空气源热泵通过三套30％左右【4_，而农村建筑能耗占全国建筑总能耗的管蓄能换热器有机结合[23-25】，太阳能加热热水后，37％【6书J。随着

5、农业机械化程度和农村生活水平的提通过蓄能材料传热给制冷剂，但增加了二次传热高，农村的生产和生活能耗势必不断增加。利用可损失。再生能源，走可持续发展道路是降低建筑能耗的有鉴于以上研究，本文设计了一种蓄能型太阳能效途径之一。中国太阳能资源丰富总储量约为热泵热水器系统(storagetypesolarheatpumpwater5×10kJ／a，相当于2亿t标煤的发热量”。将太heatersystem)。将太阳能集热器和热泵蒸发器进行阳能利用技术和热泵技术结合提供生活热水，可提有机结合，利用太阳能作为热泵系统的低温热源制高热泵系统蒸发温度从而有效提升系

6、统整体性能。得热水，同时在太阳能集热器中加入相变材料，以太阳能热利用的先驱者Jordan、Therkeld和相变潜热对太阳能进行储存以实现移峰填谷作用。L0f等首先对太阳能与热泵的联合供暖系统进行1蓄能型太阳能热泵热水器系统简介了研究，指出了该系统在美国大部分地区进行供暖的技术和经济可行性[12-161。中国众多研究者也对太蓄能型太阳能热泵热水器系统原理如图1所阳能热泵系统进行了研究，发现太阳能热泵在阴雨示。系统由压缩机、水冷冷凝器、热力膨胀阀、太天、夜间或太阳辐射不足的情况下，很难高效、稳阳能集热／蓄能／蒸发器、水泵、储水箱组成LzJ。定地运

7、行【1卜】。因此哈尔滨工业大学提出了太阳能集热／蓄能／蒸发器集太阳能集热器、蓄能容器以及季节相变蓄热热泵系统也，夏季利用相变材料热泵系统的蒸发器于一体。如图2所示，热泵系统的蒸发器以U形蒸发管的形式布置于太阳能真空集热管中，每根蒸发管与真空集热管中间均以相变收稿日期：2013—10．21修订日期：2014．06．02基金项目：江苏省自然科学基金面上研究项目(BK2011791)；国家自材料填充起到蓄能容器的作用。蒸发管外每隔一定然基金青年项目(51208265)距离以盘绕的方式布置毛刷【2引，起强化传热的作作者简介：吴薇(1974一)，女，江苏

8、苏州人，副教授主要从事制用，同时解决相变材料相变时由于固液相密度变化冷与建筑节能技术，太阳能热利用，热泵系统性能优化的研究。南京南京师范大学能源与机械