重庆山地村镇住宅空气源热泵热水系统性能实测研究

摘要

本课题基于重庆山地村镇气候特点，以空气源热泵热水系统为研究对象，以实地调研和实验研究为手段，采用技术、经济分析的方法，研究空气源热泵热水系统在重庆山地村镇地区应用的适宜性，并挖掘系统运行方式和系统构成的优化潜力。
　　通过实地调研发现，重庆山地村镇居民对生活热水的需求强烈，现有的生活热水主要来源方式及存在的问题：39％的居民采用燃烧柴薪的方式获得生活热水，便捷性和环保达不到要求；30%的居民采用天然气热水器，但山地起伏度大、住宅分散的特性给燃气管道的敷设造成了不便；16%的居民采用电热水器，一次能源利用率低；剩余15%的居民采用太阳能热水器，但该系统在冬季的生活热水满足率较低，仅为13%。
　　通过搭建空气源热泵热水系统实验平台，监测该系统在重庆山地村镇的实际运行状态，对影响系统运行性能的主要因素进行了研究。实验发现，机组运行阶段的室外空气温度、机组的运行时长、制热温度和进水温度是影响系统运行能效的主要因素。首先，测试系统的COP受室外空气温度影响：系统运行COP在过渡季节最高，夏季次之，冬季最低。其次，测试系统的COP随机组运行时长增加而降低：增加相同运行时长，冬季COP消减量最小，过渡季和夏季的COP消减量分别为冬季的1.16、1.79倍。再次，测试系统的COP还与制热温度有关：机组运行1.5h（启动-稳定阶段）时，制备40℃和50℃热水时的系统COP不相伯仲；机组运行5h时，制40℃热水的COP比制50℃热水高15.6%，该比率随运行时长增加而上升。最后，测试系统的COP受进水温度的影响：农村进水条件与城区差异明显（蓄水容器多为开敞式），其影响的根源为室外温度对进水温度的改变。
　　结合当地气候条件、调研结果和系统实测数据，分析得到空气源热泵热水系统在山地村镇的全年优化运行方案，并进行全年运行能效的评估:空气源热泵热水系统全年的系统运行能效均优于电热水器；71%的时间空气源热泵热水系统优于燃气热水器，6.3%的时间空气源热泵热水系统劣于燃气热水器。

目录

封面

中文摘要

英文摘要

目录

1 绪 论

1.1 课题的提出

1.2 国内外研究现状

1.3 本文的研究目的、内容和意义

2 调研及系统设计

2.1 调研分析

2.2 空气源热泵热水系统设计

3 实验方案与测试平台

3.1 实验方案

3.2 测试平台

4 实测数据分析

4.1 测试安排

4.2 数据分析

4.3 几种制热方案的比较

5 系统优化分析

5.1 系统首升温阶段与保温阶段

5.2 气象参数

5.3 节能潜力区

5.4 小结

6 优化方案

6.1 运行优化

6.2 系统优化

7 结论和展望

7.1 主要结论

7.2 研究展望

致谢

参考文献

附录

A. 作者在攻读硕士学位期间参与的主要科研工作和发表的论文

B. 作者在攻读硕士学位期间主要实习经历