蓄热型空气源热泵地板辐射供暖系统设计与研究文献综述

 2023-08-25 18:30:49
  1. 文献综述(或调研报告):
  2. 空气源热泵供暖系统研究现状

空气源热泵又称ASHP,其利用逆卡诺循环利用冷媒实现热量从低温侧转移至高温侧,使用电能和室外的空气的热量来满足室内温湿度的需求。其节能效果显著,具有冬夏共用,适用天数多,节能环保,结构紧凑,安装方便等特点。

其中空气源热泵按热量输配对象不同分为图一示空气/水机组(ASHP冷热水机组)和图二示空气/空气机组(RAC,PAC,TWU)两种。其中按容量分为三类,小型有RAC(7KW以下),中型有PAC和ASHP,大型有ASHP(70KW以上)。空气/水机组的装机容量一般要大于空气/空气机组。ASHP有普通形式,还有热回收式和冰蓄冷式[2]

空气源热泵辐射供暖受室外温度影响,室外温度下降时,蒸发温度降低,系统cop降低。为解决这一问题,人们通常使用的方法是外加辅助热源的方法来提高综合能源利用效果。如太阳能,燃气或者电辅热等。但是太阳能存在装置较为复杂,空间占用过大或无合适光照空间,初投资过高等问题。燃气或电辅热又不节能环保。为解决这一问题,设计了一种以空气源热泵与相变悬浮液蓄能耦合的供热系统设计。通过在房间地埋管中增加相变装置,来降低热泵用户侧的温度,从而提高COP。

在80年代中期有学者提出了带经济器的准二级压缩系统 ,并在螺杆机组中得到成功应用.研究指出这种系统在低温工况下的节能效果显著,对于蒸发温度在-15~-40℃范围内的低温工况同样适用。

80年代初 Nobukatsu Arai[3]提出带闪发器的涡旋压缩机注气系统,在低温工况下可以提高制热性能15%左右。

我国在20世纪50年代对热泵开始进行研究,但基于历史条件等因素,发展缓慢,80年代初期,由于环保需求限制使用锅炉供暖,上海首先使用我国国产中型空气热源热泵。

马最良等[4]针对空气源热泵冷热水机组在寒冷地区冬季使用时结霜、热效率低的问题,提出一种双级热泵系统 ,即由空气源热泵冷热水机组提供10-20℃温水,作为水源热泵的低位热源,组成水源热泵供热系统。分析了这种系统的技术经济性,认为该系统是可行的,具有节能和环保意义.

马国远等[5]人经过研究,成功利用带辅助进汽口的涡旋压缩机实现带经济器的准二级压缩空气源热泵系统来提高空气源热泵在低温工况下的制热性能。

  1. 相变材料在供暖装置中应用的研究现状

能量随着时间空间的变化有较大的波动,所以蓄热技术是提高能量综合利用效率和节能减排的重要技术,调和供给和需求的矛盾。蓄热的方式主要分为显热蓄热,潜热蓄热和化学反应蓄热三种。而本文主要用到的是潜热蓄热。物质在不同的物理条件下主要表现出常见的三种相态,分别是固相液相和气相。在物体发生相变是往往伴随大量的能量变化,这个过程中吸收或释放出的大量能量就是潜热。潜热储能的储能密度高,而且在储放能过程中,材料在发生相变时,吸收放出大量的热,但温度近似恒定。

相变储能技术已经经历了几十年的发展,实践证明它是传统显热储能的潜在替代者之一。然而相变储能的规模应用仍面临一些问题:几乎所有的相变材料(PCM)都存在热导率低、相变过程中的传热性能差的问题;相变传热理论缺乏透彻的分析,现有的分析方法和技术在相变问题的研究上还存在较大的难度;相变储能装置的数值研究方法还不完善;相变储能系统运行的实验数据缺乏。

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