太阳能相变蓄热+电锅炉供暖系统研究现状及发展前景

在能源紧张和环境污染的双重背景下，太阳能是建筑供暖的首选能源。从相变蓄热技术与太阳能供暖系统耦合的应用方式出发，综述太阳能耦合相变蓄热+电锅炉供暖系统的集热、储热部分，相变蓄热部分及辅助热源的研究现状，并从技术、经济效益、节能环境效益方面阐述太阳能耦合相变蓄热+电锅炉供暖系统的综合优势和研究方向，以期为太阳能相变蓄热供暖系统工程的推广应用提供借鉴。     

多方式辅助加热太阳能集中供热水远程监测系统

在对太阳能供热水系统特点及空气源热泵工作原理进行研究的基础上,设计了以空气源热泵和电加热器为辅助热源的太阳能集中供热水远程监测系统,不仅解决了太阳能供热水系统单一热源的局限性问题,同时也实现了远程实时监测.以天津某高校培训中心采用的太阳能供热系统为例,结合当地气候,计算了工程需要的集热器面积和空气源热泵机组数量,详细介绍了采用模块化设计方法开发远程监测系统的过程,并与原天然气供热水系统的水、电和天然气实测消耗量进行了对比.结果表明,多方式辅助加热太阳能集中供热水系统的综合运行费用明显降低,具有较高的应用价值.     

新疆严寒地区农村住宅太阳能采暖设计的研究

新疆北部处于严寒气候区,冬季高寒且持续时间长,为使太阳能采暖系统在新疆严寒地区农村住宅得到有效利用,本文选择一种适宜该地区的太阳能低温热水地板辐射采暖系统,以新疆石河子市近郊一栋已建农宅为例,拟采用该太阳能供暖系统,运用TRNSYS软件模拟其在采暖期的运行状况,综合经济性因素确定适宜的集热器面积,并采用同种系统模型,确定同地区不同建筑面积的农宅集热器最优面积。研究结果表明:对于侧重于采暖季使用的新疆农村住宅太阳能系统,选择控制太阳能保证率在55%-60%之间的集热器面积较为合理。本文研究结果可为严寒地区农村住宅太阳能采暖系统的设计和建设提供参考。     

多源复合式供热系统多目标优化控制策略研究

近年来,太阳能与热泵技术相结合的应用日益普及.本文以太阳能集热系统、空气源热泵以及电锅炉为供热源组成的复合式供热系统为研究对象,通过建立复合系统多目标优化模型,结合其运行特点和控制理论,应用改进的多目标人工蜂群算法对多源复合式供热系统的运行参数进行优化,并提出多目标优化控制策略.结果表明,优化后的控制策略大幅提升了该系统的整体性能,所得能效比提高了约12%,明显优于传统的单一最优解优化结果,为多源复合式供热系统的推广使用提供了可能.     

非直膨式太阳能水源热泵地板辐射采暖实验系统研究

为解决太阳能供热系统间歇性和不稳定性的问题,对以水源热泵作为辅助热源,以热管式真空管太阳能集热系统为主要热源形式,以地板辐射采暖系统为末端装置的太阳能-水源复合热泵地板辐射供暖系统进行研究。分析该系统在不同工况运行原理的前提下,建立系统性能系数的数学模型。分析了集热器进出口温度、水箱平均温度、地板采暖系统进出口温度和热泵蒸发温度对系统供热性能的影响。提出此系统的运行策略和控制方案,为该系统的设计和运行控制提供了依据。     

煤改电背景下空气源热泵系统对电网负荷影响的模拟分析

在煤改电进程中,为减缓因规模化应用空气源热泵供暖对电网负荷造成的负面影响,模拟研究空气源热泵供暖系统对电网负荷的影响情况.以京郊地区400万用户的采暖用电为例,采用EnergyPlus能耗模拟软件分析供暖期不同阶段用户侧优化调控,以满足电网需求响应的可能及优势.研究结果表明:与空气源热泵直接供暖(ASHP)系统相比,空气源热泵蓄热(ASHP-HS)系统可大幅降低电网峰谷差,提高电网负载率,更有利于电网的稳定安全运行;尽管ASHP-HS系统的初投资较高,但其增加的成本部分的回收年限仅为3.5 a,具有更好的全生命周期经济性.     

面向低碳供暖的城市中水余热跨季节储热系统性能分析

为促进跨季节储热技术在寒冷地区的推广应用,以实现北方低碳清洁供暖,提出一种城市中水余热跨季节储热系统。基于TRNSYS建模仿真研究系统长期运行性能,结合建筑供暖需求和运行成本对中水流量与储热体体积进行优化匹配分析,并从环保与经济性角度论证系统可行性。研究结果表明：所述系统可以高效稳定用于区域供暖,连续运行10 a土壤温升为2.84℃,相比传统地源热泵能效比可提升2.80%～18.22%。适当增大储热体体积有利于提高系统储热效率及最大供热能力,在进行系统设计时可按照“大体积、小流量”的原则对储热体体积及中水流量进行匹配,以实现在相同供热能力下最佳经济性。优化匹配后的系统碳排放量与太阳能跨季节储热系统接近,相比于传统供暖系统可减少59.10%,供热费用年值相比太阳能系统与传统供暖系统可分别降低36.51%和24.64%。     

跨季节空气-土壤蓄热式热泵系统可行性分析

为探讨空气-土壤蓄热式热泵（air - soil heat storage heat pump,ASHSHP）系统在寒冷地区的供暖可行性,以邢台市某住宅楼为研究对象,利用TRNSYS软件对ASHSHP系统进行模拟分析,系统模拟运行20年时,定时蓄热模式与定温蓄热模式下,ASHSHP系统的土壤温降分别为2.20 ℃、1.26 ℃,机组性能系数（coefficient of performance,COP）均值分别为3.96、3.99,定温蓄热模式下系统的供暖效果更佳,对其进行可行性分析。结果表明：定温蓄热模式下ASHSHP系统比太阳能-土壤源热泵（solar-ground source heat pump,SGSHP）系统的能耗高0.90%,供暖总增值费用减少100.7万元;与传统燃煤锅炉、燃气锅炉、电锅炉供暖系统相比分别可节约32.27%、17.37%、60.83%的能耗,运行费用高于燃煤锅炉,但与其他两种供暖系统相比分别可节省约20.89%、60.83%;利用模糊分析法得到ASHSHP系统的环境优度略低于SGSHP系统,但远高于燃煤锅炉和电锅炉供暖系统。     

太阳能热泵地板供暖系统测试与经济性研究

在中国北方城市一住宅内设置了太阳能热泵地板供暖装置,测试了系统的冬季运行情况,结果显示系统满足该用户的冬季供暖要求.并基于有限时间热力学理论和集热器热损失模型,建立了太阳能热泵地板供暖系统的热力学模型,并对该系统进行了热经济分析.研究在给定供热率和初投资的条件下,以系统的供热系数作为热经济性目标函数,得出了在目标函数取最大时系统最佳的运行性能系数和设计参数.同时还研究了初投资对系统运行以及设计参数的影响,得出了对应给定供热率系统的最佳初投资及其相应的设计参数.     

基于油田单井的多能互补分布式能源系统优化

对集油管线输运、单井储油罐拉油两种生产模式进行建模并实现动态模拟,进一步探究了两种模式的加热负荷变化规律及最优加热参数的确定。分别设计了单井集油管线输运及储油罐拉油两种生产模式的分布式能源系统方案,包含水套加热炉、电伴热、太阳能集热装置、太阳能蓄热装置、空气源热泵。对5种热源进行热力计算,在此基础上建立两种分布式能源系统目标函数及约束条件,对两种分布式能源系统进行优化,给出不同模式、不同季节、不同时刻所需电伴热占比,可达到对热源的合理利用,使得投资费用与运行费用最小,同时对几种分布式热源进行了经济性分析。     

空气源热泵的节能效果及经济可行性分析

研究空气源热泵在我国不同供热分共内使用的节能效果及经济可行性。提出了空气源热泵、锅炉及电加热３种方式的一次能耗及年度使用费用的计算方法，并分别给出了空气源热泵与其它供热方式在经济及能耗上可比的准则关系式。     

太阳能季节性蓄热系统的应用研究

针对严寒地区农户、别墅独栋建筑,探索太阳能跨季节储热技术,在冬季供暖中的应用。设计方案从太阳能的年辐射量入手,分析了太阳能夏季可以提供的热量、以及建筑物冬季消耗的热量。提出太阳能存储、直接内供暖的方案,考虑到节省初投资的因素,为了减少造价,提出了太阳能结合水源热泵系统的供暖方案,以及太阳能结合空气能热泵的供暖方案。考虑了节能效率与运行费用的影响因素,该研究对采用太阳能复合热泵采暖具有一定的指导意义。     

住宅热水集中供暖分户热计量系统

从运行节能、提高供暖质量和管理水平三个方面对住宅热水集中分户热计量系统进行分析 ,并与燃气单户供暖方式进行经济技术比较 ,指出热水集中分户热计量系统是目前住宅建筑较合适的一种供暖方式     

低温供热系统的用能分析

针对热泵装置用能效率的计算方法进行了探讨,分析了热泵提升式系统用能效率的两种计算方法.以热能效率和效率作为评价指标,对热泵提升式系统和锅炉提升式系统这两种低温供热系统的用能情况进行了能量分析与分析.计算结果表明,热泵提升式系统的热能效率要低于锅炉提升式系统的热能效率,但其效率要高于后者的效率;当低温热源的供水温度较高可直接用于供暖时,应将低温热源的热量或作为"代价"计入供给能或供给来计算热泵装置的用能效率.     

一种太阳能与空气源双热源热泵系统的性能研究

针对单一空气源热泵和单一太阳能热水器的不足,提出太阳能-空气源双热源热泵系统,分析了太阳辐射强度对系统运行的影响.通过太阳能辅助热泵与空气源热泵运行对比实验得出,在整个加热过程中,太阳能辅助热泵系统的系统运行性能和加热水速率均优于空气源热泵系统.太阳能辅助热泵系统的性能系数COP平均值约为单一空气源热泵系统的3倍.在冬季环境温度较低情况下,太阳能辅助热泵相对于空气源热泵具有明显优势.     

蓄能型蛇形管太阳能?——空气源复合热泵系统实验研究

蛇形管蓄能型太阳能——空气源复合热泵系统结合了空气源热泵技术、太阳能利用技术和蓄能技术三者的优点,是一种高效新型的热泵系统。在搭建好实验台后,通过实验分析了该系统在常规空气源热泵供热模式、蓄冷模式、取冷模式、蓄能热泵供热模式、边蓄热边供热模式下的性能特性。实验结果证明蓄能型蛇形管太阳能——空气源复合热泵系统运行高效、安全、稳定可靠。     

基于不同动态负荷的太阳能辅助地源热泵系统供暖特性研究

建立了太阳能辅助地源热泵系统(SAGSHPS)动态仿真模型,基于间歇负荷1(8:00-20:00末端开启)、间歇负荷2(18:00-次日7:00末端开启)和连续负荷(末端全天24h开启)条件,对大连地区SAGSHPS在整个供暖期内的运行过程分别进行逐时动态仿真,分析了3种典型动态负荷下SAGSHPS的运行特性.结果表明:冬季最冷日内不同负荷下,系统供暖运行方式不同.间歇负荷1下系统以地源热泵(GSHP)和太阳能热泵(SHP)交替供暖;间歇负荷2下系统以地源热泵供暖为主,只在入夜初期辅以太阳能热泵供暖;连续负荷下系统白天以太阳能热泵供暖,夜间以地源热泵供暖.整个供暖期内,蒸发器入口温度对热泵机组性能系数的影响高于对系统性能系数的影响;对于太阳能、地热能和电能对热负荷的贡献比例而言,蒸发器入口温度越高,太阳能对热负荷的贡献比例越大,地热能的贡献比例越小,而电能的贡献比例变化不明显.     

混水泵在既有建筑采暖系统中的应用

为有效解决现有采暖建筑中普遍存在的不同楼层房间冷热不均的问题,提高楼内管网的水力稳定性,降低供热系统的输送能耗,提出在保证系统供热能力的前提下,降低二次网流量,在每栋采暖建筑的热力入口处旁通管上安装混水泵,同时适当加大末端换热面积,实施“楼内大流量、小温差,二次网小流量、大温差”的运行方式．采用EnergyPlus软件进行了模拟分析,并结合现场测试结果,对比了加装混水泵前后系统的供暖效果和能耗情况,分析了方案的可行性．结果表明,这种方案能够取得良好的供暖效果,技术上和经济上都是可行的．     

太阳能辅助空气源热泵夏季制冷性能提升

翅片上涂有太阳能选择吸收涂料的太阳能辅助空气源热泵夏季运行时冷凝温度升高,导致系统COP和制冷性能下降。为解决这一问题,通过采用正压均流太阳能辅助空气源热泵系统以及制冷对照实验的方法,研究了气流组织形式、太阳辐射强度大小对不同压缩机频率下太阳能辅助空气源热泵系统性能的影响。结果表明,通过优化气流组织形式和改变遮阳条件,系统COP提升14.1%,仅比对照机组低3.0%,表明该设备可直接用于居住建筑;此外,不同系统形式均在压缩机频率为50~60 Hz时具有最高的系统COP,为系统匹配不同负荷特性建筑提供了依据。