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能源危机与环境问题日益加重,节能减排成为各国可持续发展的首要任务。太阳能空调利用太阳能实现制冷或采暖,对节省能源、减少环境污染具有重要意义。蓄热水箱作为太阳能热利用的蓄热装置,内部结构的合理设计是太阳能空调高效运行的关键。 本文将蓄热水箱分区,建立了分区蓄热水箱数学模型,运用热力学原理对分区水箱的运行状况进行模拟,研究了分区蓄热水箱在不同分区比例下的启动特性。针对分区水箱热利用率低的问题,提出一种水泵驱动热量传递的分区蓄热水箱,分析了水泵流量的运行控制对水箱温度分布的影响,流量较小时两区水箱的热量传递不及时,流量较大时容易引起循环区水箱温度运行不稳定,而采用变流量水泵驱动混合热量传递时,分区蓄热水箱获得更好的性能。与采用热管换热进行对比,水泵热量传递分区水箱的放热温度高、运行时间长,用能效率高达94.76%,热管换热分区水箱的用能效率仅为83.72%。在多云天气下分区水箱也能达到太阳能空调系统运行理想的温度,并能运行大约6个小时左右,而整体式水箱由于体积大其运行温度在太阳能辐射结束时只能达到83℃,运行效率远不如分区水箱。在多云天气下更能体现分区水箱启动迅速灵活,理想温度的运行时间延长等优势。 搭建分区蓄热水箱的试验装置,采用电加热装置模拟太阳能辐射,套管式冷凝器模拟吸收式制冷的发生器,对分区水箱的蓄热、放热特性进行实验研究,获得合理的运行模式。对比分析分区蓄热水箱试验值与理论值,试验所得相关结果与理论分析是一致的。 随着太阳空调的研究近于实用化,蓄热系统的改进对太阳能空调的发展具有重要意义,本文对分区水箱热量的有序利用进行探讨,为以后太阳能空调的工程应用提供参考。