空气源热泵热水器的季节性能优化与制冷剂流量特性研究

随着经济的发展和人们生活水平的提高,城乡居民生活热水的需求量越来越大,形成了一个量大面广的热水消费市场。作为一种高效节能装置,空气源热泵热水器将在国际市场中占据着重要的位置。利用空气源热泵热水器生产生活热水不仅可以有效节约能源,而且能够“移峰填谷”,缓解电网紧张状况,因此在国内市场有着广阔的发展空间和应用前景。 本文对空气源热泵热水器性能优化以及流量特性做了深入研究。介绍了空气源热泵热水器的工作原理和过程,对理想的热泵循环建立了数学模型,同时也讨论了实际热泵循环中一些因素对热泵循环性能的影响,如液体过冷、蒸汽过热、热交换及压力损失、不凝性气体等对热泵吸热量、系统性能(COP)、压缩机耗功等的作用;运用热力学第二定律,对空气源热泵热水系统进行了热力学分析,并提出了改善零部件性能的方法。 在此基础上,研究了空气源热泵热水器季节性能优化的原理及方法,并搭建一套测试实验台。对热力膨胀阀作为节流机构的热泵热水器系统进行了优化计算,除改变冷凝盘管的长度外,调整系统中的制冷剂充注量和膨胀阀开度对系统性能参数COP也有明显的提高,并且稳定性得到了改善。文中通过样条插值的方法,给出了充注量和膨胀阀开度两个关键变量对系统COP影响的曲面图,指出系统优化以COP为主要参考量的同时,也应对系统的稳定性和安全性给予充分的重视。