新型储能式家用热泵热水器的传热机理分析与实验研究

来源 :华南理工大学 | 被引量 : 0次 | 上传用户:johnlu888
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随着人们生活水平的提高,人们对生活热水的需求也越来越大,因此对热水器的需求也越来越大。目前我国热水器市场主要由燃气热水器、电热水器和太阳能热水器组成,这三类常规热水器各具优缺点,总的来说存在能耗高、安全隐患大、污染环境等缺陷。而且随着常规能源短缺的形势越来越严峻,热泵热水器作为热泵技术在热水供应方面的应用,以其高效节能、环保及安全方面的优势,具有巨大的市场潜力。相变式储能热泵热水器是结合热泵技术与相变储能技术的一种新型热泵热水器。与常规热泵热水器一样,相变式储能热泵热水器除了具有储水式热泵热水器高效节能的特点外,由于采用相变储能技术,冷水通过储存在储能材料中热量换热,不需要设置专门的蓄热水箱。 由于利用到相变储能技术,其关键是针对热泵四大部件的匹配,选择一种合适的相变储能材料。本文根据温变曲线法,结合现有的实验条件,对大量的相变储能材料进行实验分析,并对其进行综合比较,确定最佳使用材料,并通过此过程积累大量原始数据,对材料进行改性提供依据。 热泵热水器工作时的主要特征是整个系统处于变温、变压的工况,特别是压缩机长期处于高温、高压的工况下。在采用相变储能后,系统四大部件的工作性能的变化是本文研究的重点之一,本文以制冷工质为研究对象,以热泵系统为载体建立实验平台,研究储能热泵四大部件在工作不同时段的工作性能。验证样机设计的可行性与稳定性,为样机的进一步改进提供实验依据。 本文的一个创新点在于分析相变储能技术在热泵系统中的应用情况,储能热泵热水器的传热过程是非常复杂的,本文重点在于对相变室的能量交换的研究分析,以相变室内石蜡为主要研究对象,布置温度探头记录石蜡在储能过程与放热过程中的温度变化趋势,以研究热泵系统与石蜡相变蓄热、放热之间的匹配。 本样机的主要用途为提供冲凉用或其它生活用热水,作为一种全新的产品,有必要对其性能进行测试,由于目前还没有本类产品的国家标准或行业标准,因此对其性能测试主要按目前燃气式与电热水器国家标准实行,其中最重要的一个标准就是对冲凉用热水要求热水温度在40℃以上,一般不高于60℃。以相变储能热泵热水器产出的热水为研究载体,分析在不同状况下样机的热水产出能力与能耗状况。由于实验地处于广东地区,根据广东气候状况,实验外部环境状况主要分为夏季与冬季状况,为了验证样机的设计可行性与稳定性,本文对样机进行了长达一年(04年7月-05年9月)的持续运行实验。
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