太阳能--空气源复合热源热泵可行吗？

jee · 发表于 2007-5-15 12:25:44

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近来发展起来的太阳能--空气源复合热源热泵有很多方面的优点。一方面，太阳能的加入，可以改变低温时空气源热泵COP不高的弱点，而太阳能跟热泵的结合，又能弥补太阳能热水器不能在阴雨天气、夜晚、太阳强度不大时不能正常运行的缺点。不过，国内太阳能--空气源复合热源热泵正处于起步阶段，由于太阳能--空气源复合热源热泵工作工况跨度比较大，热泵蒸发压力在一个很大的幅度范围内变化，现在还没有实质性的解决方法。
1、太阳能--空气源复合热源热泵的集热蒸发器结构问题。集热蒸发器既要吸收太阳能，又要在太阳辐射强度不大时吸收空气源的热量，那就存在集热蒸发器结构怎么样设计的问题了。如果用传统的平板集热器，虽然不要保温层即采用赤裸式平板集热器时，当集热器温度低于环境温度时，集热器也可以从环境中吸收空气的热源，但吸收的热量是有限的。近来有人提出在平板集热器上面的铜管加上翅片，可以强化跟空气的换热。但翅片、铜管、平板怎么样结合在一起就成了难题。现有文献一般都是让翅片线性的跟平板接触，这样平板跟翅片管的传热热阻就变得很大了，可能得不偿失。
2、太阳能--空气源复合热源热泵在夏天晴天中午的蒸发温度可能很高，而在冬天阴雨天气蒸发温度可能很低，这就带来了工况运行变化范围很大的情况，选择什么工质、怎么样控制夏天过高的蒸发温度也是亟待解决的问题。
3、太阳能--空气源复合热源热泵虽然加入了太阳能辐射，极大的避免了蒸发器结霜的出现，但在辐射强度不大，或者根本没有太阳时，结霜情况还是不可避免的，怎么样把结霜量减少，控制除霜时间，到现在没有成熟的方法。
本人近来正在研究太阳能--空气源复合热源热泵，希望跟感兴趣的朋友共同探讨。以上是本人的浅见，旨在抛砖引玉，望大家赐教！

xjinxjtu · 发表于 2007-5-15 15:46:33

1.实际上是换热器的设计问题,翅片和铜管可以作成一体式的,如螺旋翅片蒸发管等,铜管和平面在实际中也并非是线接触,制冷与空调2007 Vol.7 No.1 P.93-96<<冰箱用箱壁式冷凝器的热路分析>>的摘要能说明点问题:"为了对冰箱冷凝器结构的优化设计提供理论依据,利用通用有限元软件ANSYS对箱壁式冷凝器进行了建模、求解.在分析中,考虑了铝箔对传热的影响;同时,考虑到在通常情况下冷凝管和冰箱的外壁平板之间的线接触会影响冷凝器的散热.因此,对冷凝管与箱壁平板的线接触进行了改进,采用凹槽结构的接触形式,并分析接触角度对散热的影响.结果显示:铝箔在冷凝管的散热中是一个重要的热路,如果不考虑铝箔的影响,计算所得的换热量将偏小8%左右;冷凝器的管材对换热效果影响不大,采用铜管比钢管的换热效果增大不到1%;增加冷凝管与外壁的接触面积可以提高换热效果,但是增加幅度并不明显;同时计算结果也表明,冷凝器通过发泡层传人冰箱内部的热量约占冷凝器总负荷的12%."
2.可参考上海理工大学动力工程学院刘业凤的<<太阳能－空气双热源热泵及热水系统的研究>>,解压后为doc文件.

20070130091150425.rar (44.82 KB, 下载次数: 6)

jee · 发表于 2007-5-15 17:21:18

原帖由 xjinxjtu 于 2007-5-15 15:46 发表 http://www.3dportal.cn/discuz/images/common/back.gif
8 l$ Z- y9 U8 M; A; E" |1.实际上是换热器的设计问题,翅片和铜管可以作成一体式的,如螺旋翅片蒸发管等,铜管和平面在实际中也并非是线接触,制冷与空调2007 Vol.7 No.1 P.93-96的摘要能说明点问题:"为了对冰箱冷凝器结构的优化设计提供理 ...

遇到高手啦，:-).
这位朋友说的那些文献我都看过，谢谢您的消息。
我研究的是直膨式的双热源热泵，所以跟上海理工大学动力工程学院的刘业凤的不大一样。
我想研究的是集成化太阳能--空气源双源一体式高效集热蒸发器，目标是通过不同热源条件下及热源在不同状况下，的传热性能及其变化的研究，获得整体最优性能的方法。

xjinxjtu · 发表于 2007-5-15 21:28:47

根据太阳能辐射条件和空调负荷变化,刘的系统运行模式其实是各多热源热泵通用的.
太阳能辅助热泵的类型示意图.JPG

直膨式的旷玉辉研究的很多,可参考其两个期刊论文和毕业论文,如下:
直膨式太阳能热泵热水器的实验研究 [工程热物理学报]2005年03期旷玉辉 , 王如竹
直膨式太阳能热泵供热水系统的性能研究 [工程热物理学报]2004年05期旷玉辉 , 王如竹 , 许煜雄
直膨式太阳能辅助热泵空调及热水系统的研究[D].上海：上海交通大学出版社，2004.旷玉辉
更直接的也可以看他的参考英文文献,毕竟老外还是比我们早行动很多.不知道你要走多远,有时间就应该把各英文文献的参考文献和被引文献都通读一下,很多国内的新思路其实老外都经历过了.

jee · 发表于 2007-5-15 21:44:18

原帖由 xjinxjtu 于 2007-5-15 21:28 发表 http://www.3dportal.cn/discuz/images/common/back.gif! f+ a7 g0 r% Z$ O
根据太阳能辐射条件和空调负荷变化,刘的系统运行模式其实是各多热源热泵通用的. \+ U# N3 p. X, J5 U9 _* ^
423180
! ` t8 e) V0 F! m X$ }1 o- T直膨式的旷玉辉研究的很多,可参考其两个期刊论文和毕业论文,如下:& C7 H) K+ S/ D' R
直膨式太阳能热泵热水器的实验研究 [工程热物理学报 ...

:-)，谢谢啦。
其实你提的文献我都已经看过啦，还有ITO等人的英文文献我都已经看过啦。

2374 · 发表于 2007-5-16 05:46:17

楼主可以把看过的想法,提出来,对于不懂的人也是一点帮助

jee · 发表于 2007-5-17 09:28:04

集热蒸发器目前基本上是采用太阳能平板式集热器（旷玉辉等人）或者螺旋翅片管式蒸发器（张小松等人），前者的空气对流换热不能满足要求，后者对于太阳能的吸收不够理想，使得太阳能与空气能在同一套设备上互补性差，削弱了太阳能--空气能热泵的技能优势。而另一种太阳能集热器和热泵蒸发器分离的方式大大增加了系统造价和占地面积。
我想研究的是集成化太阳能--空气源双源一体式高效集热蒸发器，目标是通过不同热源条件下及热源在不同状况下，的传热性能及其变化的研究，获得整体最优性能的方法。
以上是我的一些看法，希望各位高手赐教！

jee · 发表于 2007-5-23 00:03:22

看来这论坛上对这方面有深入研究的人不多啊，回复的人那么少的？

yfsi8 · 发表于 2009-2-25 14:29:53

空气源热水器的前景非常好，这是一个快速发展的行业，我们一直在关注。

ljazjs · 发表于 2009-2-25 17:11:04

(1)不妨考虑一下热泵系统所需要的热量和太阳能集热器面积的的配比关系,这样是否能看出其经济性?
(2)是否做蓄能装置更有利于太阳能的利用?
(3)是否考虑过将太阳能供暖和热泵分开?这样可能更容易实现.

llelle · 发表于 2009-3-10 11:55:04

技术上可行，不过我觉得不一定在市场上可以接受，成本会不会很高？

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