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1、直膨式太陽能熱泵熱水器系統(tǒng)的性能分析與優(yōu)化設(shè)計Abstract：Inthisstudy,adirectexpansionsolar-assistedheatpumpwaterheater(DX-SAHPWH)withratedinputpower750Wwastestedandanalyzed.Throughexperimentalresearchinspringandthermodynamicsanalysisaboutthesystemperformance,somesuggestionsforthesystemoptimizationareproposed.Then,
2、asmall-typeDX-SAHPWHwithratedinputpower400Wwasbuilt,testedandanalyzed.ThroughexergyanalysisforeachcomponentofDX-SAHPWH(A)and(B),itcanbeseenthatthehighestexergylossoccursinthecompressorandcollector/evaporator,followedbythecondenserandexpansionvalve,respectively.Furthermore,somemethodsaresug
3、gestedtoimprovetheperformanceofeachcomponent,especiallythecollector/evaporator.Amethodologyforthedesignoptimizationofthecollector/evaporatorwasintroducedandapplied.Inordertomaintainapropermatchingbetweentheheatpumpingcapacityofthecompressorandtheevaporativecapacityofthecollector/evaporator
4、underwidelyvaryingambientconditions,theelectronicexpansionvalveandvariablefrequencycompressoraresuggestedtobeutilizedfortheDX-SAHPWH.r2006ElsevierLtd.Allrightsreserved.摘要：在這項研究中，我們對額定輸入功率為750W的“直膨式太陽能熱泵熱水器”系統(tǒng)進行了測試和分析，通過在春季運行工況下的實驗研究和系統(tǒng)性能的熱力學分析，對于系統(tǒng)的優(yōu)化設(shè)計我們提出了一些合理化建議。根據(jù)分析結(jié)果，研制了額定輸入功率為400W的小型
5、化“直膨式太陽能熱泵熱水器”系統(tǒng)并加以試驗驗證和分析。我們把以上兩個系統(tǒng)分別命名為A和B，通過對比分析發(fā)現(xiàn)，兩套系統(tǒng)各主要部件的火用損失以壓縮機和集熱/蒸發(fā)器為最大，然后依次是冷凝器和熱力膨脹閥。此外，我們還對提高各部件性能尤其是集熱器和蒸發(fā)器的性能提出了一些方法和建議。為了保持熱泵壓縮機的容量和集熱/蒸發(fā)器的蒸發(fā)量之間的合理匹配，我們在“直膨式太陽能熱泵熱水器”系統(tǒng)中應(yīng)用了電子膨脹閥和變頻壓縮機。252006ElsevierLtd公司保留專利所有權(quán)。關(guān)鍵詞:熱泵；熱水器；性能系數(shù)；太陽能集熱效率；火用。1.引言：太陽能是一種免費可再生能源，它像是空氣熱源的熱泵。為了提高熱
6、泵的COP，來自世界各地的研究人員已經(jīng)提出了把熱泵系統(tǒng)與太陽能應(yīng)用系統(tǒng)相結(jié)合的觀點。所謂直膨式太陽能熱泵，就是把集熱器和蒸發(fā)器組合成一個單元（集熱/蒸發(fā)器），在熱泵循環(huán)系統(tǒng)中,制冷劑被入射的太陽能（和/或周圍空氣的能量）蒸發(fā)吸收。直膨式太陽能熱泵系統(tǒng)與傳統(tǒng)的太陽能熱泵系統(tǒng)相比有很多優(yōu)勢，如優(yōu)越的熱力性能，較低的系統(tǒng)制造成本和集熱/蒸發(fā)器較長的使用壽命。據(jù)估計，在中國太陽能熱水器每年的銷售額約達100億元人民幣。另據(jù)報道，在2000年中國約有500萬家庭安裝了太陽能熱水器，并且它的發(fā)展速度越來越快。與傳統(tǒng)的熱泵熱水器相比，直膨式太陽能熱泵熱水器憑借其優(yōu)勢將在中國有一個巨大的潛
7、在市場。直膨式太陽能熱泵系統(tǒng)的概念是由Sporn和Ambrose在西弗吉尼亞州[1]首次提出的。通過他們的共同努力，他們在過去27年里記錄報道很多理論和實驗性研究的結(jié)果。此領(lǐng)域的審查文件表示，在不同的試驗條件下，當直膨式太陽能熱泵系統(tǒng)的COP測試值從2到9變化的時候，集熱/蒸發(fā)器的效率將從45%變化到75%。系統(tǒng)組成的匹配程度對系統(tǒng)的COP和集熱器的效率高低由一定的影響，尤其是集熱/蒸發(fā)器與壓縮機系統(tǒng)組成的匹配程度。因此，每個組件之間的適當匹配對直膨式太陽能熱水泵熱水器的的性能有很重要的影響。幾何參數(shù)符號Ac太陽能
