2011年 6月 第30卷第2期(总115期)制冷 文章编号-ISSN1005—9180 (2011)02—0027—03水流量对空气源热泵热水器性能的影响殷少有 ，一，吴治将 ，一，李东沼 ，2(1．顺德职业技术学院机电工程系，广东 佛山528333；2．广东高校热泵工程技术开发中心 ，广东 佛山582333)[摘要] 通过对空气源热泵热水器的性能进行实验研究，测试了水流量对热泵热水器性能的影响。实验结果表明：水流量对加热时间、能效比等性能有一定的影响，这种影响随着流量偏离正常值而加剧；设计适当的水流量，不但可以适当提高热泵热水器的能效比 (COP)，而且降低了冷凝器进出口水的温差值和排气压力。[关键词] 热泵热水器；水流量；性能；COP[中图分类号]TB69[文献标识码] AW aterM assFlow onPerformanceofAir——sourceHeatPumpW aterHaeterYINShaoyou，一，WUZhijiang1，一，LIDongming1’(1．DepartmentofMechanicalandElcetricalEngineeringlShundePolytcehnic，FoshanGuangdong 528333，Claim)；(2．Guangdong UniversityHeatPumpEngineering TechnologyDevelopmentCenter，FoshanGuangdong 582333，China)Abstract：Thewatermassflowontheperformanceofair—Sourcehaetpumpwaterheaterwasdiscussedinthispaper．Th eresultsshowthatwaterrnassflowplaysacertainroleonhteheatingtime，energyefficiency(COP)andohterproperties，whichthiseffectisincreasedwihthteflowdeviationfrom htenormalrange．Th eenergyefficiencyofhaetpumpwaterheaterisimprovedbycorrectthewaternlassflow，inaddition，dischargepressureCna bereduced，thevalueofhtecondensertemperaturedifferencebetweenhteimportandexportofwateralsoCna bereducde ．Keywords：Heatpumpwaterheater；Watermassflow；Performance；COP随着我国国民经济水平的发展和人民生活水平 用FLUNT模拟，得出水箱内水温随机组运行时间 的不断提高，卫生热水的使用量逐步增加…1，卫生 的变化及各阶段水箱内温度场及速度场的整体分布 热水的耗能在整个能源消费结构中所 占比例越来越 情况。
陈振豪 6等将温度测点安置在水箱中段，以 大。在美国居民用于卫生热水的能耗 占整个家庭能 减少水温分层现象所带来的误差影响。但到 目前为 耗的15％以上_22J，商业建筑中卫生热水的能耗比例 止，对于水流量和水箱的容积对空气源热泵热水器 为7％，每年消耗在卫生热水上的能量值是 巨大 性能的影响方面研究较少。本文针对水流量和水箱 的。热泵热水器作为 种新兴的产品，具有高效、的容积对热泵热水器的性能进行试验，所得结果为 节能和环保等特点，正在成为国内外热水器行业的今后的产品优化设计提供参考信息和技术支持。 主流产品[3I。为研究水侧对空气源热泵热水器性能的影响， 1 实验装置 国内外一些学者作了一系列 的研究。Hiller[J和 Shao[5J等人模拟和预测热泵热水器动态用水过程，在实验中，热泵热水器的压缩机采用谷轮公司 并进行了全年的能耗及经济性分析等。王祥 3等采 生产的涡旋压缩机，型号为 ZR144KC—TFD，制冷收稿 日期：2011—3—30作者简介：殷少有 (1962一)，男，讲师，硕士研究生，研究方向：制冷技术。E—mail-．168yyy@163．coinNo．2，2011，JuneVo1．30(TotalNo．115) 剂为R22；水泵的额定流量为 10m3／h。
本实验的测平均能效比为达到设定水箱温度后，总传热量 试原理见图1所示。温度传感器采用 Pt电阻；压 与总耗电量之比。可由下式计算： 力传感器的量程 0～4MPa，精度 4-0．5％；流量传c ： 等 ： 感器采用 LWGY一25型涡轮流量传感器，流量范围 1—8m3／h，精度为 0．5％。本实验的测试工况为：(3) 干球温度为 20℃，湿球温度为 15℃。通过变频器式中： 改变水泵的流量从而调节冷凝器的水流量，当冷凝M一水箱水量，kg； 器压力达到设定条件时 (实验最高设定压力为 Pc一水的比热，kJ／kgK； =2．4MPa)，实验结束，并记录此时的相关参数l、 2一开始、结束加热时水箱温度，oC； (冷凝器的水流量，压缩机、风扇等的电流、功率一 总耗电量，kW ·s。 及耗电量等)。3 结果分析实验中，水箱的初始温度为20℃，终止加热温度为 55~C，将循环水流量调节为 am3／h、5m3／h、7mS／h和最大流量 7．5m3／h进行实验研究，并进行数据记录。⑩ 压力传感器 还狮量传感器⑤ 变频控制器@温度传感器 1一热水箱 2一流量计 3一水泵 4一管壳式换热器 5一膨胀阀 6一风翅式换热器 7一风机 8一压缩机图1 热泵热水器实验装置Fig．1Schemeofexperimentalapparatus图2 水流量对热水箱温度的影响Fig．2Relationshipbetweenstoragewatertanktemperature 2 数据处理andwatermassflow热泵热水器运行时的热传递量和耗功是一个变图2表示在不同水流量下水箱温度变化的曲 化值，因此，能效比分为瞬时能效比 (C0Pt)和 线。
从上图可以看出，随着水流量的增加，水箱到 平均性能比，前者为某一时刻对水的加热量与压缩 达 55℃时加热的时间越短。当循环水流量为3ma／h 机耗功之比，可用下式表示：时，水箱到达55cc时加热的时间为 148rain；当水流量增至 7ma／h时，加热时间缩短为 132min；当流量c0(1)增大到最大7．5m3／h，加热时间约为 131min。因此， 上式中：P(t)=f( ， )通过增大循环水流量，可以缩短水箱的加热时间。Q(f)= A。]T2-T1(2)图3表示在不同的循环水流量下，冷凝器加热进出水温差的变化曲线。由图分析可知，随着运行=时间的增加，冷凝器进出水温差有较大的差异。当其中：T1、T2表示进出冷凝器的水温，℃；水流量为3mS／h时，进出水平均温差约为 10．5~C；2011年 6月第30卷第2期(总115期)制冷 而当流量增大到7m3／h时，进出水温差为2—4℃，图4表示在不同循环水流量的情况下热泵热水 这与一般工程应用的推荐值及优化推荐值很接近。 器的能效比变化曲线。由图分析可知，循环水流量 因此，对于这种热泵热水器，7m3／h是一个较合理 越大，相应 的能效 比也增大。
当水流量为 7mS／h 的流量值，因为此时水箱所能达到的温度也较高。 时，平均能效比为3．25。另外，也可以发现，随着水温的升高，其差异也在扩大。图5反映了水流量与排气压力的变化曲线。从上图可以看出，一方面，排气压力随着运行时间的增加而上升，另一方面，排气压力随着水流量的增加而下降。因此，在热泵热水器设计时，选择恰当的循环水流量，不但可以降低压缩机的排气压力，而且可以起到保护压缩机的作用，延长压缩机的寿命。4 结论图3 水流量与冷凝器进出水温差的变化曲线(1)水流量是热泵热水器设计过程中的一个重Fig．3watertemperaturebetweencondenserinletandoutlet要参数。水流量对加热时间、能效比等性能有一定varywithoperatingtime的影响，这种影响随着流量偏离正常值而加剧。(2)在设计热泵热水器时应该考虑选择合理的水流量值，而在应用安装过程中，应考虑到水管沿程阻力对水流量的影响。如果水管较长，应适当加大管径或者选择扬程大一些的水泵。5 参考文献[1]唐启庆 ．国内热水器市场分析及发展趋势，http：／／www．shtea．corn．en[2] JohnJ．TomlJnson，TransferringResidentialHeatPumpWater图4 不同循环水流量时能效比曲线He~erTechnologytotheMarket，PresentationforDiscussionFig．4RelationshipbewteenCOPwihtwaternlas$flow 1／30／2002ASERTIIMeeting[3]王祥，刘颖，王芳等 ．基于仿真的R417A热泵热水器蓄热水箱优化设计 [J]．流体机械 ，2010，38(9)：64—68[4] HillerCC，LowensteinAI，MerriamRL．Detailedwaterheat．ing simulationmodel[J]．ASHRAETram．1994，100 (1)． 948—954[5] ShuangquanShao，WenxingSh，iXinafingL，iet．Anewinverterheatpumpoperatde allyearmundwithdomes——tichot··water[J]．EnergyCom,ersionnadManagement，2001，45：2255—2268[6] 陈振豪 ．空气源热泵热水器季节性能实验及优化运行图5 水流量与排气压力的变化曲线研究 [J]．能源技术 ，2OO5，26(3)：117—119 rig．5Rehfionshipbewteendisc pressureandwateriim88flow
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