直膨式太阳能辅助热泵空调热水器及热经济分析(2)

2009-08-20 杨婷婷南京航空航天大学

2.2、直膨式太阳能辅助热泵空调热水器采暖模式

　　压缩机启动。四通阀的A 端与C端接通, B端与D端接通。第二个电磁阀打开。第三个电磁阀关闭。当室外环境使系统有足够的制热能力时,第一个电磁阀打开。这时,高温高压气体制冷剂经过压缩机的排气口,经由第一个电磁阀,进入四通阀的A端,流出四通阀的C端,进入室内机的蒸发/冷凝盘管,通过该蒸发/冷凝盘管释放热量给室内空气而冷凝成高温高压液体制冷剂。高温高压液体制冷剂经过膨胀阀组件膨胀为低温低压的两相流。低温低压两相流又分为两路,一路经由第二个电磁阀进入太阳能集热/散热器,另一路进入室外蒸发/冷凝器。在太阳能集热/散热器和室外蒸发/冷凝器中,两相流中的液体制冷剂吸收来自环境空气和太阳的热能,蒸发成低温低压气体制冷剂。低温低压气体经过四通阀的D端、四通阀的B端,进入压缩机的进气口。在压缩机中,低温低压气体制冷剂被压缩成高温高压气体制冷剂,完成了一个制热循环。制热循环不断重复,维持制热模式。室外机风机的开关取决于太阳能集热/散热器是否有足够的供热能力。

2.3、直膨式太阳能辅助热泵空调热水器制热水模式

　　压缩机启动。四通阀的A 端与C端接通, B端与D端接通。第二个电磁阀打开。第三个电磁阀打开。第一个电磁阀关闭。高温高压气体制冷剂经过压缩机的排气口,进入热水箱中的换热器,通过换热器释放热量给热水箱中的水,变成高温高压液体制冷剂。热水箱内的水吸热后温度升高。该高温高压液体制冷剂流出换热器,进入四通阀的A端,流出四通阀的C端,经过膨胀阀组件膨胀为低温低压的两相流。低温低压两相流分为两路,一路经由第二个电磁阀进入太阳能集热/散热器,另一路进入室外蒸发/冷凝器。在太阳能集热/散热器和室外蒸发/冷凝器中,两相流中的液体制冷剂吸收来自环境空气和太阳的热能,蒸发成低温低压气体制冷剂。低温低压气体经过四通阀的D端、四通阀的B端,进入压缩机的进气口。

　　在压缩机中,低温低压气体制冷剂被压缩成高温高压气体制冷剂,完成了一个制热水循环。热制水循环不断重复,维持制热水模式。室外机风机的开关取决于太阳能集热/散热器是否有足够的供热能力。

3、DX-SAHP空调热水器节能分析

　　Morrison等人的研究表明,与空气源热泵相比,使用直膨式太阳能辅助热泵制热年节能达到27.7%。直膨式太阳能辅助热泵的制冷性能也优于空气源热泵。对于使用空气源热泵空调热水器每户的年均制热耗电量,真空技术网的研结果分别是每户1632kW·h和1840kW ·h。取二者的平均值,则空气源热泵每户生活热水的年均耗电为1736kW·h。按直膨式太阳能辅助热泵制热年均节能25%计算,则仅生活热水一项,本技术产品每户年均节电达434kW·h。

　　现在估算采暖节能。取一个中等户型,按京地区冬季气象条件, 整个冬季的采暖能耗为12550kW·h。按空气源热泵平均制热能效比2.5, 直膨式太阳能辅助热泵比空气源热泵制热节能25%计算,使用直膨式太阳能辅助热泵,冬季采暖节电1255kW·h。由此可以得出,在南京地区,使用直膨式太阳能辅助热泵, 每户年均节电达1689kW·h。

　　到2020年,我国将有居民约5亿户。若那时有15%居民使用直膨式太阳能辅助热泵空调热水器,计有7500万户,按户年均节电1689kW ·h估算,全国年节电1267亿kW ·h,约相当于三峡水电站一年半的发电量。按0. 6元/kW ·h,仅节能一项,折合人民币年均780.2亿元。

　　从环保的社会效益来看, 每户年均节电达1689kW·h,相当于减少621. 5kg标准煤的燃烧(目前我国重点火力发电厂,发电标准煤耗为每度电标准煤0.368kg) 。按1kg标准煤燃烧产生2.5kg二氧化碳、0. 075kg二氧化硫,全国有7500万用户计算,则相当于每年减少二氧化碳排放1.165亿t,减少二氧化硫排放350万t。