太阳能空调热水一体机制热工况节能控制技术的研究

发布时间：2020-06-16 03:40

【摘要】：本文研究的太阳能空调热水一体机,将热泵技术与太阳能集热技术相结合,既可以提供制冷、制热,又可以生产卫生热水,是一种机电一体化的节能设备。然而,由于热泵低温制热性能较差,且太阳能集热效果随天气变化波动较大,使得这种设备在空调制热和制热水工况(统称制热工况)下的控制方法成为设备能否高效运行的一个关键问题。本文研究了太阳能集热量随天气的变化规律,对太阳能空调热水一体机制热工况提出了一种全新的节能控制技术,使设备在冬季和过渡季节制热工况得到更高的能源利用率。本文开展的具体工作如下：对太阳能空调热水一体机制热工况的工作原理进行分析,提出系统控制策略在于最大化利用太阳能制热,减少使用一体机制热的能耗；对日制热水需热量、一体机单独制热水制热量以及太阳能集热模块制热量建立了相应预测计算的数学模型,并通过实验研究的方法对相应的数学模型进行了检验和简化,特别是推导出预测太阳能集热量的离散化积分运算方法。结合上述热量的预测计算方法,制定了系统制热工况的节能控制策略,对系统的热量预测和判断流程进行了详细设计；通过对软硬件的设计,作者试制出控制器成品,并对安装了本控制器的太阳能空调热水一体机进行现场运行测试,控制器运行稳定、预测效果良好；测试结果表明,本节能控制策略比传统控制方法进一步节能,提高了系统制热工况的能源利用率。本文研究的成果对推动我国空调和热水设备领域的节能减排具有重要的意义。
【学位授予单位】：中南大学
【学位级别】：硕士
【学位授予年份】：2011
【分类号】：TK513
【图文】：

常规能源,热泵

展和应用的主要国家，他们几乎占领了全部的热泵市场，全世界热泵总数大约5500万台(其中日本4000万台，美国900万台)[4]。我国关于热泵方面的应用起步较晚，但发展速度相对较快。热泵循环中使用空气能作为热源应用的热水设备称为空气源热泵热水器，其自身部件与传统空调有许多共同之处。因此空调热水一体机实质上是对空调进行改进实现了制热水的热泵循环，从而使空调的应用领域更上一个台阶。人们在积极开展节能降耗的同时，已开始考虑把能源利用的重点转移到可再生能源的开发和利用上来。从上个世纪90年代至今，我国太阳能利用发生了前未有的变化。这种变化首先源自对世界性能源短缺和化石能源资源面临枯竭的刻认识;其次，是对由能源引起的环境问题的反思。据统计己探明的全部常规能源的可开采储量如图1一1所示[5]。照这样的速度发展下去，科学家们预计全世界的能源最多能维持250年左右。我们不仅需要持久的能源，也需要维系社会可持续发展的良好生存环境。太阳能正是能量巨大、持久而对环境友好的一种可再生能源。

示意图,空调,模式,示意图

第二章制热工况的工作原理分析与控制策略研究2.1制热工况的工作原理分析太阳能空调热水一体机具有多功能、全年运行的特点，通过对其内四通阀及电磁阀等系统部件进行调节即可以实现以下五种运行模式:单独制冷模式、制冷兼制热水模式、空调制热模式、单独制热水模式以及空调制热兼制热水模式。本文所述的太阳能空调热水一体机制热工况包括:空调制热模式、单独制热水模式以及空调制热兼制热水模式。为了更直观地探讨其制热工况的特性，下面将分别对系统运行在这三种模式下的工作原理进行分析和相应控制策略的研究。2.1.1空调制热模式的工作原理与控制要求分析太阳能空调热水一体机运行在空调制热模式时，相当于常规空调系统的制热方式与太阳能集热串联工作。其系统工作原理示意图如图2一1所示。太阳能集热模块

【参考文献】