Wang Haitao, Wang Zaoqi
(1. Escuela de Ingeniería Ambiental, Facultad de Arquitectura Técnica y Vocacional de Anhui, Hefei, Anhui 230027; 2. Departamento de Ingeniería Térmica y Energética, Universidad de Ciencia y Tecnología de China, Hefei, Anhui 230022)
Resumen: Bajo la misma frecuencia del compresor, temperatura del condensado y apertura de la válvula de expansión electrónica, el rendimiento dinámico del sistema PV/T- Se analizó el sistema SAHP.
Se realizaron experimentos y análisis para comparar los efectos de diferentes irradiancias solares y temperaturas ambientales en el rendimiento del sistema PV/ T-SAHP
La bomba de calor solar (PV/ T- El principio de estabilidad del sistema SAH P) señala algunos problemas que deben resolverse en el sistema PV/T-SAHP.
Palabras clave: sistema PV/T-SAH P; sobrecalentamiento mínimo; estabilidad
Número de clasificación de la Biblioteca de China: TK519 Código de identificación del documento: A Número de documento: 1003-5060 (2008)07 -1008-04.
En el sistema de bomba de calor solar, la mayor parte de la energía térmica absorbida por el evaporador proviene de la energía solar, y la irradiancia solar cambia con la estación y la diferencia horaria entre la mañana y la tarde. está clasificado, por lo que la literatura [1] señala que, bajo ciertas otras condiciones [1-6], si la capacidad del colector coincide con la capacidad del compresor afecta directamente el rendimiento de trabajo del sistema. Debido a que los sistemas a menudo funcionan en condiciones que no son de diseño, el área del colector determinada en función de las condiciones de diseño a menudo no coincide con la capacidad del compresor. Para ello, se propone un nuevo tipo de sistema de bomba de calor solar de expansión directa que utiliza de forma integral luz, calor y electricidad. El sistema integra módulos fotovoltaicos con el evaporador del dispositivo de bomba de calor y utiliza un compresor de frecuencia variable y una válvula de expansión electrónica (EXV) en el diseño del sistema para resolver el problema de desajuste en condiciones de funcionamiento variables cambiando la capacidad del compresor. Sin embargo, en los experimentos, el sistema es inestable u oscilante, es decir, los parámetros del sistema, como la potencia del compresor, la presión del refrigerante y la temperatura, oscilan periódicamente bajo ciertas condiciones de trabajo. La oscilación del sistema no favorece su economía y seguridad, por lo que garantizar la estabilidad es una condición necesaria para la configuración y el control del sistema.
1 Dispositivo experimental y válvula de expansión electrónica
El sistema de bomba de calor solar PV/T-SAHP se muestra en la Figura 1.
Como se muestra en la Figura 2, la plataforma experimental incluye principalmente medición de temperatura y medición de presión.
Medición de cantidad, potencia, medida de caudal, medida de intensidad de irradiación y medida de velocidad del viento.
Cantidad, etc. * * *Excepto el flujo del fluido de trabajo, hay un total de 53 puntos de medición.
El software en casa se utiliza para mediciones individuales y otros puntos de medición se utilizan para la recopilación de datos.
El instrumento recoge y registra en tiempo real.
(1) Instrumento de adquisición de datos Agilent34970A,
equipado con 3 módulos de adquisición HP 34901A y *** 54 módulos de adquisición de voltaje.
Canales de recopilación, 6 canales de recopilación actuales, el proceso experimental generalmente demora 30 s para recopilar datos una vez. Figura 1 Sistema de bomba de calor solar PV/ T-SAHP
(2) Medición de temperatura. Utilice termoeléctrico Constantan de cobre de 01,2 mm
par; entrada del evaporador, salida del evaporador, entrada del condensador, salida del condensador
, tanque de almacenamiento de agua, entrada del compresor, salida del compresor y caja de obturación
etc. * * * 20; en su interior se encuentran 23 evaporadores fotovoltaicos.
(3) Medición de presión. Sensor especial para presión de refrigeración (Huba506, Suecia), 0~ 30 @ 10.
2
KPa, ¿precisión? 11 0,
El tiempo de respuesta es inferior a 5 ms, la frecuencia de carga es inferior a 50 hz; cantidad 4
a ubicada en la entrada del evaporador, la salida del evaporador, la entrada del condensador y
>La salida del condensador se utiliza para observar los cambios de presión en la entrada y salida del compresor, condensador, válvula de expansión y evaporador.
(4) Radiómetro de insolación.
Piranómetro TBQ-2 (Jinzhou, Sunshine) Sun
1; la posición de instalación es paralela al evaporador fotovoltaico y al banco de trabajo
Basado en el principio del efecto termoeléctrico, el elemento sensor adopta un devanado. galvanoplastia multijunta
Encender la termopila.
(5) Sensor de potencia. WBP112S91 y WBI022S
(Sichuan Weibo), 2 en cantidad; pruebe la potencia de entrada del compresor respectivamente.
(AC) y módulo fotovoltaico salida de corriente fotovoltaica (DC).
El sistema utiliza expansión electrónica Zhejiang Sanhua DFP (L) 11 6-12.
Válvula de expansión, impulsada por un motor paso a paso de cuatro fases, pulso de apertura de la válvula 32? 20, pulso completo 500, usando medio R22, la apertura de la válvula está controlada por I+D.
Control por controlador.
2 Resultados y análisis experimentales
21 1 Condiciones experimentales
Junio 65438 Octubre 65438 Abril de 2006, Junio 65438 6 de octubre de 2006 y
65438 el 2 de febrero de 2006, en el área de Hefei (31b53. Latitud norte, este.
Después de 117b15.), lo mismo ocurre con el sistema PV/T-SAHP
La apertura de la válvula de expansión electrónica (pulso de apertura 400) y la del agua de condensación son las mismas
Prueba de rendimiento a 30 e.
En la figura se muestran los parámetros meteorológicos instantáneos y la temperatura del agua de condensación durante la prueba.
3. Como se muestra en la Figura 4 y la Figura 5. Durante la prueba, las válvulas 1, 2, 5 y 6 se cierran, las válvulas 3, 4, 7 y 8 se abren y el medio de trabajo fluye.
Como se muestra en la Figura 2. El compresor funciona a una frecuencia constante (50 Hz) y está alimentado por la red pública * * *
. Después de que el inversor invierte, se consume la salida de corriente fotovoltaica desde la carga límite exterior. Durante la prueba, el tanque de agua almacenó 80 kg de agua y el caudal del lado del agua de la placa enfriada por agua
el intercambiador de calor fue de 01217 kg/s
2.2 Prueba resultados y análisis
21 21 1 Descripción de los resultados de la prueba
Debido al clima nublado en la mañana de otoño, para una mejor observación y comparación, primero caliente el agua a 30 e por la mañana durante 3 días,
y luego mantenga la temperatura del agua de condensación sin cambios y comience a registrar oficialmente a partir de las 11:21.
Registrar datos.
Como se puede ver en las Figuras 3 y 4, la cantidad de luz solar por la tarde durante los tres días
cambió significativamente y es fácil de comparar.
En la Figura 6, podemos ver los cambios en la potencia del compresor del sistema.
Durante el período de prueba del 5438 de junio al 65438 de octubre de 2006, en abril, la temperatura ambiente promedio fue más alta.
(271 56 e), cuando la temperatura del agua de condensación permanece sin cambios, el compresor funciona de manera estable.
Relación de temperatura ambiente promedio de 165438 (201 71 e) cuando se probó el 6 de octubre.
No. 7 Wang Haitao et al.: Estabilidad del sistema de bomba de calor solar 100910 La temperatura ambiente promedio cayó 6185°e el 14 de octubre, domingo.
La irradiancia no cambia mucho en comparación con el 10 04, pero la fuente de alimentación del
compresor fluctúa durante la prueba.
La temperatura ambiente promedio (81,85 E) el 2 de febrero de 65438 fue superior a las dos veces anteriores.
Más abajo, la oscilación de potencia del compresor es más severa.
Como se muestra en la Figura 7, se muestra el sistema bajo diferente irradiación solar.
Cambios en el gel de eficiencia fotoeléctrica del sistema bajo temperatura y temperatura ambiente. Optoelectrónica
Cuanto menor sea la temperatura ambiente, mayor será la eficiencia y menor será la temperatura ambiente.
Cuando (65438 2 de febrero de 2006, la temperatura ambiente promedio durante la prueba.
71 4 e), la eficiencia fotoeléctrica máxima alcanzó 131 4.
En comparación con los módulos fotovoltaicos ordinarios (12), se mejora la eficiencia de conversión fotoeléctrica.
Mejora significativa, poca fluctuación.
Esto se debe principalmente al efecto de enfriamiento de la evaporación del refrigerante en los módulos fotovoltaicos.
Utiliza alta irradiancia para fabricar células fotovoltaicas del sistema PV/T-SAHP.
En este caso también se puede mantener a una temperatura de funcionamiento más baja, asegurando así una temperatura de funcionamiento más baja.
Alta eficiencia de conversión fotoeléctrica. El OPS en el diagrama muestra el funcionamiento del evaporador.
Sobrecalentamiento.
Figura 7 Cambios en la eficiencia fotoeléctrica durante el proceso de prueba
Análisis de resultados de prueba 21 ^ 2. 2
Cuando se determinan el tamaño geométrico y los parámetros térmicos del evaporador, el evaporador tendrá una línea de señal mínima estable (denominada línea de señal mínima estable) durante el funcionamiento.
[8] . Mi Sanshun va hacia la izquierda, humeando
El generador pertenece al área inestable; el lado derecho de la línea MSS es el área de trabajo estable;
En la línea MSS, es el valor crítico. La figura 8 muestra un evaporador.
Línea MSS y línea característica de la válvula de expansión bajo diferentes grados de sobrecalentamiento estático, cuando
Cuando la carga del evaporador es Q, el sistema de refrigeración funciona en el punto a.
El estado estable crítico es teóricamente el punto de funcionamiento estable óptimo. Por ejemplo
Si se reduce el sobrecalentamiento estático de la válvula de expansión, el punto de funcionamiento será inestable.
área, el sistema oscilará.
Figura 8 Relación de coincidencia entre la válvula de expansión y el evaporador
El fenómeno anterior se explica fácilmente mediante la teoría de la línea MSS cuando el ambiente
Cuando la temperatura es muy alta. (65438 junio 65438 octubre 2006 abril), el sobrecalentamiento del refrigerante en la salida del colector/evaporador es muy alto y el sistema está funcionando en la línea MSS en este momento.
En el lado derecho de, en un espacio de trabajo estable. Cuando la temperatura ambiente es muy baja
(65438 2 de febrero de 2006), el refrigerante de salida del colector/evaporador pasa a través de él.
El calor es muy pequeño. En este momento, el sistema está funcionando a la izquierda de la línea MSS.
En la zona de trabajo inestable, el compresor oscila violentamente.
El sistema PV/T-SAHP oscila afectando el funcionamiento del sistema.
La economía y la seguridad son muy desfavorables porque el sistema carece de estabilidad
La falta de investigación teórica y cuantitativa para garantizar la estabilidad del funcionamiento suele ser unilateral
Aumente efectivamente el sobrecalentamiento de funcionamiento del evaporador, reduciendo así el evaporador.
Porque el coeficiente de liberación de calor del refrigerante en el área sobrecalentada es menor que.
0/5 del coeficiente máximo de liberación de calor de 65438 en la región de dos fases
[ 8]
. Reducir el evaporador adecuadamente.
La operación de sobrecalentamiento puede obtener ciertos beneficios de ahorro de energía, pero no es así.
1010 Journal of Hefei University of Technology (Edición de Ciencias Naturales) Volumen 31 La reducción ciega del sobrecalentamiento y la búsqueda de economía operativa conducen a fallas del sistema.
Generar oscilación. Realice únicamente análisis cuantitativos de las características dinámicas del evaporador y la válvula de expansión, descubra la zona crítica de estabilidad (línea) y las condiciones del sistema, y descubra varios factores que afectan la estabilidad del sistema. p>
esta relación cuantitativa puede garantizar la estabilidad del sistema y aprovechar al máximo el área efectiva de transferencia de calor del evaporador para obtener la mayor economía
. 3 Problemas que este sistema debe resolver
El sistema PV/T-SAHP está equipado con un compresor de frecuencia variable y equipo electrónico.
La cuestión clave de la válvula de expansión es garantizar la estabilidad y el volumen variable del sistema.
El estado operativo óptimo del sistema dentro del rango cuantitativo es el objetivo y también es razonable
Esquema de control y algoritmo de control. En el proceso de desarrollo del sistema
Aún quedan muchos problemas teóricos y prácticos por resolver.
31 Características estáticas y dinámicas del sistema
Comprender las características del objeto controlado es buscar un control razonable.
Fundamentos de esquemas y algoritmos de control.
Se analizaron teórica y experimentalmente las propiedades estáticas de cada componente del sistema
y sus características dinámicas.
El modelo estático y el modelo dinámico de cada componente se obtuvieron mediante el método modular.
Luego establece la estática del sistema en función de la relación entre los parámetros de cada componente.
Modelos de estado y dinámicos. A partir de los resultados de cálculos de simulación y estudios experimentales
se analizan las características estáticas y dinámicas del sistema.
31^2 Principio de estabilidad del sistema
Porque el sistema cuenta con dos compresores de frecuencia variable y válvulas de expansión electrónicas.
Dispositivo de ajuste de flujo, por lo que también existe un problema de estabilidad del sistema.
Basado en la investigación estática y dinámica del sistema anterior, este artículo analiza
los requisitos de características de la válvula de expansión electrónica bajo condiciones de estabilidad del sistema, y
obtiene el área estable del sistema.
31 3 Esquema de control y algoritmo de control
Para reducir la respuesta de ajuste de flujo de la válvula de expansión electrónica al sobrecalentamiento
La válvula de expansión electrónica provoca enfriamiento a la salida del evaporador Histéresis del agente y sobrecalentamiento
La detección se puede completar a través de un termistor o una señal de presión. Utilice 2 sensores térmicos
Durante la detección de resistencia, uno mide la temperatura de evaporación y el otro mide la evaporación.
Temperatura de salida; utilice la señal de presión para medir la presión a la salida del evaporador.
Mídala y conviértala en temperatura de evaporación mediante un programa físico.
Debido a que la presión en el evaporador cambia más rápido que la temperatura, la presión en el evaporador cambia más rápido que la temperatura.
El controlador puede responder rápidamente a los cambios en el sobrecalentamiento.
La respuesta del ajuste de flujo de la válvula de expansión electrónica al sobrecalentamiento se retrasa.
Este problema también se puede resolver mediante el método de ajuste compuesto de alimentación directa y retroalimentación.
Si la velocidad del compresor se utiliza como señal de avance, se puede ajustar para los cambios de velocidad.
Se omite el suministro de líquido de la válvula de expansión electrónica y se combina con retroalimentación para el ajuste compuesto.
Debido a las características no lineales del sistema, existe un algoritmo difuso.
Configurar ventajas. También se pueden considerar algoritmos de control PID y cálculos de control difuso.
Métodos que aprovechan al máximo las ventajas de varios algoritmos para lograr un mejor control.
Controlar efectos.
4 Teoría de la conclusión
(1) El sistema de alta presión PV/TSA compuesto por un compresor de frecuencia variable y una válvula de expansión electrónica tiene un problema de oscilación del sistema.
(2) El sistema de alta presión PV/TSA que consta de un compresor de frecuencia variable y una válvula de expansión electrónica es una de las configuraciones de sistema más prometedoras.
Se señala la dirección de desarrollo de los sistemas de bomba de calor solar.
Requiere un conocimiento profundo de las características estáticas y dinámicas del sistema.
Determinar planes de control y algoritmos de control razonables para asegurar la estabilidad del sistema.
Óptimo funcionamiento del sistema dentro de rangos cualitativos y variables de capacidad.
[Referencia].
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[7] Serie Hu Leze: Un nuevo método para resolver problemas [J Ash RAE reporter, 1972]. , 10: 43-46.
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