三套管蓄能型太阳能与空气源热泵集成系统创新及特性研究

本课题将单一的节能技术进行有机地集成创新，提出以科学配置能源和科学使用能源为理念的三套管蓄能型太阳能与空气源热泵集成系统。该系统充分利用了热泵技术和蓄能技术的优点，通过三套管蓄能换热器，将夏季蓄冷与冬季蓄热有机结合在一起。在夏季，夜蓄日释，不仅达到电力移峰填谷的目的，而且充分利用日较差来提高空气源热泵的能效比；在冬季，三套管蓄能换热器一方面作为太阳能的蓄热装置，另一方面它又作为太阳能热泵的蒸发器。这样，冬季三套管蓄能换热器在蓄热释热过程中，把太阳能蓄热与热泵有机结合起来。本项目主要研究三套管蓄能换热器的传热机理及结构优化；三套管蓄能型太阳能与空气源热泵集成系统的热力特性及优化设计；系统的运行特性，并通过实验验证三套管蓄能换热器的数学模型的正确性及系统的可行性，为该系统在我国的发展与应用提供理论基础和技术支持。

本课题将单一的节能技术进行有机地集成创新，提出以科学配置能源和科学使用能源为理念的三套管蓄能型太阳能与空气源热泵集成系统。项目计划书制定的研究内容包括四项：(1) 对三套管蓄能换热器的传热机理研究；(2) 集成系统关键设备—三套管蓄能换热器结构优化；(3) 集成系统的理论及实验研究；(4) 集成系统关键技术研究。项目预期在核心期刊上发表相关论文8~10篇，其中SCI或EI检索5篇以上；培养博士生2~3名，硕士生4~6名。项目执行期间完全包含了预定研究内容，达到了预期目标。.经过四年的研究，本项目完成的研究内容有5项：(1) 建立并验证了三套管蓄能换热器基本单元的数学模型，搭建了三套管蓄能型热泵集成系统实验台，并对多个运行模式进行动态实验研究；(2) 设计并建造了一台小型三套管蓄能型太阳能热泵整机产品STG5W，并完成了实验测试和数据分析工作；(3) 优化三套管蓄能换热器的结构，改善传热，提出联合供热模式以及太阳能辅助三套管蓄能器供热模式，并开展实验研究；(4) 建立并验证了集成系统各模式的系统动态模型，分析了运行参数以及结构参数等因素对不同模式下系统的运行特性的影响；(5) 以某建筑为例，对集成系统进行了全年运行特性分析，并与常规空气源热泵系统进行了全年能耗以及运行费用的对比分析。.目前，项目在国内外学术刊物上发表论文11篇，其中SCI收录4篇、EI检索3篇、EI源刊2篇；申请发明专利4项；培养研究生6名，其中硕士研究生4名，均已毕业；博士研究生毕业1名，另一名预期2017年毕业。本项目用一套全新的三套管蓄能型太阳能与空气源热泵集成系统，同时解决空调系统的夏季电力削峰填谷、冬季太阳能蓄热、多源热泵与蓄能的有机结合、直接蒸发式蓄冷装置的开发等多种亟待解决的问题，其系统的实施将探索空调节能与环保的新途径，促进空调节能的发展，也是创建低碳时代绿色建筑的先进技术。