热泵与家用太阳热水器联合供热性能试验.pdf

第27卷第2期
农业工程学报
Vol 27 No. 2
2722011年2月
Transactions of the CSAE
Feb.2011
热泵与家用太阳热水器联合供热性能试验
谌学先,高文峰,兰青,唐润生,夏朝凤
云南师范大学太阳能研究所,昆明650092
摘要:为解决家用太阳能热水器供热的间歇性和不稳定性,应用热泵辅助可达到全天候供热,该文通过对这种联合供
热系统的供热性能和运行性能进行了测试,并对热水器的升温、保温和热泵的加热进行了试验和分析,结果表明:空气
源热泉辅助型真空管家用太阳热水系统仅在累积太阳辐照量小于14MJim2时,需要空气源热泵辅助加热,总制热性能系
数可达6.18。
关键词:热泵系统,太阳能热水,制热
doi:10.3969/issa.1002-6819.201102.046
中图分类号
12
文献标志码:A
文章编号:1002-6819(2011)-02-0272-04
谌学先,高文峰,兰青,等.热泵与家用太阳热水器联合供热性能试验[].农业工程学报,2011,27(2):272一
275
Chen Xuexian, Gao Wenfeng, Lan Qing, et al. Performance jointly test of heat pump water heater with household solar heating
Transactions of the CSAE, 2011, 27(2): 272-275. (in Chinese with English abstract)
外置热泵换热器进行辅助加热。其结构如图1所示。
0引言
储热水箱中贮水温度用铂电阻温度探头和温度巡
热泵技术是一种很好的节能技术,把热泵技术与太回检测位进行测量,准确度为士0.2℃。贮水箱内按贮
阳能热利用技术结合在供热系统工程、经济作物及农副水容积等分的原则,自上而下地布置3个测温点1,
产品千燥、大棚温室等方面应用广泛,而且可充分的利测温点与贮水箱进出口的水平距离大于10cm,以各点
用太阳能和热泵集热效率,这方面有国内外学者做了大温度的算术平均值代表真实的贮水温度。累积太阳辐照
量的工作。近几年随着国内城市能源结构的调整,住量用总辐射表和累积太阳辐射记录仪进行测量,总辐射
宅小区、集体宿舍、医院、学校、酒店宾馆、游泳池等表传感器与太阳集热器采光平面平行。轮廓采光面积的
人口密集区对规模化的太阳能热利用需求迅速增加。这测量按照国家标准GBT19141-2003《家用太阳热水系
些场合供热水要求节能,清洁无污染,自动运行,安全统技术条件》中规定的方法进行。
可靠,然而单纯太阳能集热技术不能够克服太阳能本身
储热水箱贮水量用流量计进行测量,准确度为
所具有的不稳定性和间歇性,因此采用热泵与太阳能集士0.1%,试验期间同步记录累积太阳辐照量、贮水温度、
热系统联合供热方式,可以达到节约高位能源和减少环消耗的总电功率等数据,实行同步测量。在试验前1h
境污染的目的,解决全天候供热问题。然而在热泵系统对热水器上水。
与太阳能热水器的匹配对建筑供热时能量互补、运行稳
定性等方面问题的研究所见不多,为了研究这一问题
热水箱
本文就空气源热泵辅助型真空管家用太阳热水系统的热
性能进行试验研究。
真空管
1试验布置与方法
热
1设备与试验设计
选择不同厂家生产的20支58X1800真空管组成
尾座
的家用太阳热水系统测试其升温性能,系统为紧湊型真
图1空气源热泵辅助型真空管家用太阳热水系统结构示意图
空管直插式自然循环方式。均配备了由同一公司生产的
Fig 1 Structure sketch of household solar water heater system
换热器置于机壳内的空气源热泵,贮热水箱内的水通过
with air source heat pump-assisted evacuated tube
收稿日期:2010-03-10修订日期:2010-08-10
2家用太阳热水系统升温试验
基金项目:云南省教育厅科学研究基金(08Y0137
家用太阳热水系统各个部件按各制造商的设计安
作者简介:谌学先,女,四川绵阳人。副研究员,主要从事太阳能热利用研
究。昆明云南师范大学太阳能研究所,650092
装,试验期间没有阴影投射到集热器上,也没有明显的
Email:cbenxuexian(@yahoo.com.cn
太阳光反射到集热器上,空气流过系统的速度小于
万方数据
第2期
谌学先等:热泵与家用太阳热水器联合供热性能试验
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4m/s?』。试验前1h对热水器上水,待储热水箱中贮水水温度达到50℃时停止试验。
温度达到20℃时开始同步记录累积太阳辐照量和贮水
温度。
2结果与分析
1.3真空管家用太阳热水系统的保温试验
2.1升温试验结果
系统安装在室外夜间进行,储热水箱中的贮水温度
数据记录如表1。由升温试验数据表可以得出不同厂
高于50℃开始进行保温试验,试验让水箱降温8h。在家生产的真空管家用太阳能热水系统的升温情况。结果
储热水箱附近每小时测量一次环境温度,共9次,得出表明:太阳热水系统,在日累积太阳辐照量达到
平均储热水箱附近的环境空气温度。
14M/m2以上时,储水箱内贮水温度接近或大于45℃
4空气源热泵制热性能试验数据测?
达到国家标准GB/T19141-2003《家用太阳热水系统技
选用某公司生产的热泵,贮热水箱内处热水量M为术条件》中规定的终止水温門,当日累积太阳辐照量达到
56kg,试验在室外夜间进行,平均环境温度为16℃试17MJ/m2或以上时,储水箱内贮水温度均高于50℃,说
验前1b对热水器上水,待储熱水箱中足水温度达到明完全可以直接使用;只有在日累积太阳辐照量低于
20℃时同步记录所消耗的总电功率No,待储热水箱中贮14MI/m2时,储水箱内贮水温度小于45℃,不能直接使用。
表1不同家用太阳热水系统升温试验数据
Table 1 Temperature rise experimental data of diffident household solar water heating systems
序号水最M轮廓采光水量配比集热开始时累积太阳照量达
累积太阳辐照量达积太阳辐照量达累积太阳辐照量达
kg
面积A
的水温10Mhm2时的水温yI2MJm2时的水温t/I4MJim2时的水温417M/mn2时的水温1
(kg.m)
19.6
49.2
146
2,63
55.49
19.7
38.1
3146
2.51
197
40.4
42,6
45.6
57.08
197
20.4
41.9
44.6
47.2
51.8
52.0
2.68
19.2
40.8
43.8
46.7
915
61.58
19.6
41.4
44.
58.93
162
64.32<