● 摘要
由于空气污染的日益严重,利用可再生能源成为迫切需求。建筑能耗中的暖通能耗在全球总能耗中占比较大,如何利用可再生能源代替传统能源为建筑提供空调、供暖和生活热水的需求成为一个比较重要的研究方向。本文提出并研究了一种新型的太阳能热泵系统,该系统在阳光充足时以光伏电池产生的电源直接驱动压缩机,在阴天或晚上也可用市政电网的电能驱动压缩机,利用蒸汽压缩循环完成夏季制冷和冬季供暖。该热泵还是双热源热泵系统,在冬季可以太阳能热或空气为低温热源。此外该系统在夏季采取了湿热独立处理技术,在夏季使用热泵系统解决显热负荷,使用太阳能集热器得热驱动除湿机解决潜热负荷。系统采取高温、低温双蓄能水箱来解决太阳能的周期性以及不稳定性的问题。
本文首先分析了可再生能源的发展趋势以及太阳能热泵的研究现状,提出了太阳能光伏和市电联合驱动的双热源热泵系统 (PVG-DHSHP),并在第二章对PVG-DHSHP系统的形式进行了详细的介绍,并描述了该系统的多种运行方式。第三章,本文为PVG-DHSHP系统建立了数值仿真模型,包括太阳能转化设备模型、直流变频压缩机模型、蒸汽压缩循环模型、换热器模型和除湿器模型。第四章,本文搭建了PVG-DHSHP实验台和测试系统,并利用最大功率跟踪的方法实现了光伏电池对压缩机的直接驱动。此外还提出介绍了系统的控制方式和运行策略。本文在第五章对第三章的仿真模型和第四章的实验结果进行了分析,得出一些有意义的结论,对相似系统的开发有积极的意义。
本文的研究结果表明PVG-DHSHP系统总效率高,具有很好的节能效果。相较于传统类型太阳能热泵系统,该系统具有总效率高,系统工作稳定,保证率高的特点;相较于普通热泵系统,该系统具有节能的显著特点。本文的实验结果表明,PVG-DHSHP具有可行性,在夏季和冬季都能良好的运行,具有很强的开发价值。
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