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太阳能热水器作为太阳能热利用的重要方式得到了广泛的应用,为了弥补太阳辐射受天气影响较大的缺点,往往采用辅助加热手段保证其供热稳定。空气源热泵能够从环境中吸取热量,并提升其品位高效制取热水,将其作为太阳能热水器的辅助加热以替代直接电加热方式能够减少电能消耗,节能效果显著。而对于太阳能热利用系统储热方式来说,相变蓄热具有储能密度高,温度变化小等优势,能够增加系统的有效储热量,提高太阳能利用率。因此本文提出了一种相变蓄热空气源热泵辅助太阳能热水系统,针对系统的不同运行工况进行了实验研究及理论分析,并对比分析了所提出的多熔点相变蓄热堆积箱与传统蓄热箱的工作性能。 首先搭建了相变蓄热空气源热泵辅助太阳能热水系统实验台,对太阳能热水模式、空气源热泵辅助太阳能热水模式及空气源热泵热水模式分别进行了实验研究,得出了太阳能集热器集热效率及(烟)效率的变化规律,并分别得出了其随归一化温差的拟合公式。对太阳能系统及热泵系统各组件进行了(烟)性能分析,比较了热泵各组件(烟)损及(烟)效率,对其指出了改进方向。建立了空气源热泵系统的数值模型并进行了仿真计算,研究分析了环境温度、冷凝器水流量以及初始水温对其功耗、性能系数以及(烟)效率的影响。 其次介绍了多熔点相变蓄热堆积箱概念并对其蓄热放热性能进行了实验研究,分析了恒定进水温度加热模式及太阳能加热模式蓄热箱内的温度变化趋势,并对进水流量及进水温度对蓄热箱蓄热过程的影响进行了实验研究分析。通过太阳能相变蓄热取热实验表明,相变蓄热的引入减小了空气源热泵的辅助加热量,从而减小了其电能消耗。 最后对多熔点相变蓄热堆积箱内的换热过程建立了数值计算模型,通过求解数值模型,理论分析了其蓄热过程中的热性能及(烟)性能。比较了其与传统单熔点相变蓄热箱的蓄热性能,结果表明多熔点相变蓄热堆积箱内的相变材料熔化更快,(烟)效率也相对较高。同时计算了采用梯度熔点的相变蓄热堆积箱蓄热过程,结果显示该类型蓄热箱具有更短的熔化时间及更高的(烟)效率。