復合熱源熱泵熱水器變工況運行特性分析

趙偉強，李舒宏，張小松

（東南大學能源與環境學院，江蘇 南京210096）

復合熱源熱泵熱水器變工況運行特性分析

趙偉強，李舒宏，張小松

（東南大學能源與環境學院，江蘇 南京210096）

為了對復合熱源熱泵熱水器進行變工況運行特性分析，采用變頻壓縮機與電子膨脹閥，搭建了直膨式太陽能-空氣復合熱源熱泵熱水器實驗裝置，建立了系統數學模型，并在相同工況下進行模擬計算和實驗驗證，比較發現，模擬結果與實驗結果吻合良好。利用驗證過的數學模型進一步分析了環境溫度、太陽輻射強度和壓縮機頻率對系統性能的影響，并制定了壓縮機變頻控制策略，給出了不同工況下的推薦頻率和加熱時長，可以為用戶提供變工況運行控制指導。利用南京地區典型年氣象參數，對系統在不同模式下的全年逐月運行特性進行了模擬計算并作對比分析。結果表明，相比定容量模式，系統在變容量模式下的性能系數（COP）全年平均增長49.27%，耗電量全年平均下降29.73%，節能效果顯著。

直膨式熱泵；太陽能；復合熱源；熱水器；變工況

直膨式太陽能熱泵熱水器將太陽能集熱器與熱泵蒸發器合二為一，結構簡單，集熱效率高，更具有小型化和實用化發展潛力[1]，因而深受國內外研究學者的關注，他們主要從集熱/蒸發器的結構優化[2-6]、環境參數和運行參數對系統性能的影響[6-10]、制冷劑的選擇[10-14]等方面對其進行了大量的理論研究和實驗研究并取得了一定的研究成果。但常規直膨式太陽能熱泵熱水器受太陽輻射強度的影響較大，在太陽輻射不足時難以滿足生活熱水供應需求。……