【摘 要】
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为利用太阳能解决空气源热泵制热效率低,环境温度低时制热量衰减的问题,本文提出一种太阳能增效的喷射压缩双温冷凝空气源热泵系统（SEDHP）。建立SEDHP系统各部件数学模型,通过FORTRAN语言编写计算程序,从能量和（火用）的角度对SEDHP系统进行性能评价。借助TRNSYS平台建立太阳能集蓄热子系统模型以及建筑负荷模型,探究济南市典型日（2月14～2月16日）SEDHP系统的逐时制热性能变化规律
【基金项目】
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山西省基础研究计划（202103021224098）“制冷剂泄出式压缩与太阳能喷射一体化制冷系统构建及耦合特性研究”； 山西省重点研发计划（202102060301014）“太阳能喷射与压缩非等容耦合制冷装置关键技术”； 国家国际科技合作项目（2013DFA61580）“基于喷射-压缩制冷的太阳能光热空调新技术”；
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为利用太阳能解决空气源热泵制热效率低,环境温度低时制热量衰减的问题,本文提出一种太阳能增效的喷射压缩双温冷凝空气源热泵系统（SEDHP）。建立SEDHP系统各部件数学模型,通过FORTRAN语言编写计算程序,从能量和（火用）的角度对SEDHP系统进行性能评价。借助TRNSYS平台建立太阳能集蓄热子系统模型以及建筑负荷模型,探究济南市典型日（2月14～2月16日）SEDHP系统的逐时制热性能变化规律。主要研究内容和结果如下:（1）基于等面积混合理论,建立了两相喷射器的数学模型,并利用实验数据验证了两相喷射器模型的准确性。同实验数据相比,理论数据喷射系数u和临界背压pc最大误差分别为7.55%和-8.82%。系统性能一定程度上受两相喷射器的结构及运行工况参数的影响,在系统实际运行过程中,应根据工况变化范围选择与之相匹配的喷射器,确保系统能够正常运行。（2）随冷凝温度降低,蒸发温度升高,系统制热性能系数COPh和综合性能系数COPg都有所提升。随着高温冷凝温度出口干度从0.1增大至0.9,SEDHP系统的制热量比从2.7降低至0.2,而COPh和COPg以微弱的幅度升高,且始终都能保持在4.2以上。太阳辐射照度越强,SEDHP系统性能越优,太阳辐射照度从300W/m~2增至700W/m~2,COPh提升了52%,COPg提升了22%。（3）冷凝器温度、蒸发温度升高以及太阳辐射照度增加,系统（火用）效率ηsys都增大;随着高温冷凝器出口干度增大,系统（火用）效率ηsys减小。SEDHP系统（火用）损主要集中在压缩机和太阳能集热器中,其次为蒸发器、喷射器和冷凝器,因此优化压缩机和太阳能集热器等部件内部结构,降低损耗,对SEDHP系统性能提升较为关键。（4）在研究工况范围内,SEDHP系统与喷射压缩双温冷凝空气源热泵系统（EDHP）和膨胀阀双温冷凝空气源热泵系统（VDHP）相比,有效利用太阳能降低了压缩机功耗,因此制热性能COPh明显高于其他两个系统,EDHP次之,VDHP最低。（5）典型日内,太阳辐射照度在13时前后达到峰值,蓄热水箱上层水温峰值相对于太阳辐射照度延后1～2小时,太阳辐射越充足,蓄热水箱向热泵提供的热量越多,时间也越长。SEDHP系统的总制热量能够满足建筑负荷需求,COPh和COPg随一天之中室外温度和太阳辐照度的变化呈先下降后上升再下降的趋势。
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