全年工况下热源塔热泵系统性能分析与运行优化研究

摘要

热源塔热泵作为一种新型的热泵装置，兼顾高效制冷与制热的同时能够有效避免空气源热泵冬季结霜问题，正受到越来越广泛的关注。针对热源塔热泵系统大部分时间处于部分负荷运行，使得系统效率不高的问题，本文基于(火积)理论，引入了一种新型的系统性能评价方法——(火积)损失分析法，对热源塔热泵系统全年工况下的性能分析和运行优化展开了较为深入的研究。
　　首先，基于能量平衡方程及(火积)理论，推导出了热源塔热泵系统(火积)损失极值原理，理论论证了系统(火积)损失作为热源塔热泵系统性能评价标准的可行性;并构建了热源塔热泵系统的(火积)损失数学模型，得到了各个模型(火积)损失率及系统(火积)损失率的计算公式;
　　其次，基于已建立的热源塔热泵系统(火积)损失数学模型，编写了热源塔热泵系统(火积)损失仿真模拟程序，构建了热源塔热泵系统实验台，模拟和实验对比分析了冬夏季工况热源塔热泵系统各模型(火积)变化率随运行参数的变化规律;
　　另外，基于热源塔热泵系统(火积)损失极值原理，分别进行了冬夏季工况下，热源塔热泵系统在定系统供热量/制冷量及定系统输入功率时的运行优化研究，得到了热源塔热泵系统在不同室外气象参数及不同负荷运行时的最优运行参数，实现了全年工况下热源塔热泵系统的运行优化;
　　最后，分别研究了冬夏季最优运行工况下，热源塔液气比和热源塔热泵系统中换热器（冷凝器，蒸发器和热源塔）(火积)损失率的变化规律，研究结果表明，冬季最优运行工况下热源塔的液气比始终保持在0.21-0.47，冷凝器，蒸发器和热源塔(火积)损失率的比值始终稳定在1∶1.2∶2.5;夏季最优运行工况下热源塔的液气比始终稳定在0.80-1.17，冷凝器，蒸发器和热源塔(火积)损失率的比值始终稳定在1.4∶1∶1.8，这对于热源塔的液气比优化和热泵系统换热器的设计选型及运行优化具有一定的参考意义。

目录

声明

摘要

主要符号表

第一章 绪论

1．1 研究背景

1．2 国内外研究现状

1．2．1 热源塔热泵研究现状

1．2．2 空调系统优化研究现状

1．2．3 (火积)理论研究现状

1．3 研究内容及目的

第二章 热源塔热泵系统(火积)损失极值原理及其数学模型的建立

2．1 热源塔热泵系统(火积)损失极值原理

2．2 热源塔热泵系统(火积)损失数学模型

2．2．1 压缩机模型

2．2．2 冷凝器模型

2．2．3 节流阀模型

2．2．4 蒸发器模型

2．2．5 热源塔模型

2．2．6 风机、溶液/冷却水泵和热水/冷冻水泵模型

2．2．7 管道模型

2．3 (火积)损失数学模型仿真程序

2．4 本章小结

第三章 全年工况下热源塔热泵系统的(火积)损失率研究

3．1 热源塔热泵系统实验台

3．2 各模型(火积)损失率影响因素分析

3．2．1 压缩机(火积)增加率影响因素分析

3．2．2 冷凝器(火积)损失率影响因素分析

3．2．3 节流阀(火积)损失率影响因素分析

3．2．4 蒸发器(火积)损失率影响因素分析

3．2．5 热源塔(火积)损失率影响因素分析

3．2．6 风机及风道(火积)损失率影响因素分析

3．2．7 溶液／冷却水泵及溶液／冷却水管道(火积)损失率影响因素分析

3．2．8 热水／冷冻水泵及热水／冷冻水管道(火积)损失率影响因素分析

3．3 本章小结

第四章 冬季工况下基于(火积)损失极值原理的系统运行优化

4．1 定系统供热量条件下系统运行优化

4．1．1 室外温度2℃时系统运行优化

4．1．2 室外温度5℃时系统运行优化

4．1．3 室外温度-1℃时系统运行优化

4．2 定系统输入功率条件下系统运行优化

4．2．1 室外温度2℃时系统运行优化

4．2．2 室外温度5℃系统运行优化

4．2．3 室外温度-1℃时系统运行优化

4．3 冬季最优运行工况规律研究

4．4 本章小结

第五章 夏季工况下基于(火积)损失极值原理的系统运行优化

5．1 定系统制冷量条件下系统运行优化

5．1．1 室外温度35℃时系统运行优化

5．1．2 室外温度32℃时系统运行优化

5．1．3 室外温度29℃时系统运行优化

5．2 定系统输入功率条件下系统运行优化

5．2．1 室外温度35℃时系统运行优化

5．2．2 室外温度32℃时系统运行优化

5．2．3 室外温度29℃时系统运行优化

5．3 夏季最优运行工况规律研究

5．4 本章小结

第六章 总结与展望

6．1 研究总结

6．2 研究展望

致谢

参考文献

攻读硕士期间学术成果