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。     

太阳能-地源热泵与热网互补供热系统运行特性

目的为缓解能源危机、综合利用能源、提高能源利用效率,研究太阳能-地源热泵与热网互补供热系统在严寒地区的运行特性.方法建立两种模式的太阳能-地源热泵与热网互补供热系统:模式一为循环流体先进入蓄热水箱;模式二为循环流体先进入地下埋管换热器,并对系统的运行特性进行对比.以TRNSYS瞬时模拟软件为平台,建立互补供热系统仿真模型,对整个供暖期系统的动态性能进行分析.结果模式一的水箱总蓄热量为134 858 k Wh大于模式二的132 296 k Wh;模式二热泵机组的性能系数(COP)为4.06大于模式一的4.04,模式二的地埋管总换热量为201 149 k W大于模式一的198 571 k Wh.结论热网补热时间集中在12月中旬到次年的2月中旬,而在供暖初期和末期补热需求较少.当以太阳能为主要热源时,可以考虑采用模式一,以确保集热器的高效率,提高集热器集热量;当以地源热泵为主要热源时,模式二可以合理利用太阳能,节省更多的电能.     

一种双滚筒相变暖气片的供暖装置及干衣房

随着太阳能供热技术的发展,太阳能热水器系统中蓄热技术的研究也得到了越来越多的关注;太阳能热水器与相变蓄热材料耦合应用可有效提高太阳能热水器供暖系统的效能,促进能源的优化配置.该文首先概述了相变蓄热材料的分类,介绍相变蓄热材料的机理及特点,其次简述了相变材料的应用和选择,同时介绍了太阳能资源的利用潜力,提出了相变超导液暖气片滚筒的制作方案及其与太阳能集热水箱供暖系统的连接方式.并对相变材料超导液供暖系统的辐射散热装置与现有水暖散热器对比分析,实验表明装有超导液的相变暖气片滚筒,一方面不需要过高的热介质为热媒,启动温度低,只需要40 ℃即可开始传温,而水的强传递就必须或达到80 ℃以上,水升温很慢,传递也慢.     

新型太阳能空气集热器性能研究及供暖测试

太阳能作为清洁可再生能源在供暖领域得到越来越多的应用,集热器作为太阳能热利用的核心部件在供暖方面发挥了重要作用。为了获得新型双通真空管太阳能空气集热器热性能,通过搭建测试平台对其进行试验研究。试验结果表明：新型双通真空管太阳能空气集热器,热性能较优,集热器平均瞬时集热效率为66.7%,与普通空气集热器相比,效率更高;集热器热损较小,最大为2.092 W/（m2·℃）。基于该集热器组成太阳能+电加热联合采暖系统,并对不同天气条件下单独采用该集热器的太阳能供暖系统的运行效果进行初步测试分析,结果表明:单独使用该集热器进行供暖的房间,当太阳辐照强度持续大于250 W/m2,集热器出风温度高于30 ℃,室内温度高于16 ℃的时长可达6～7小时,可满足白天大部分时间段供暖需求,供暖效果较优。研究结果可为太阳能空气集热器供暖系统在农村地区的应用及推广提供参考。     

太阳能毛细管辐射采暖系统的运行特性分析

针对北方地区冬季清洁供暖问题,本文提出了一种太阳能毛细管辐射采暖系统方案,该系统应用了一种应用太阳能毛细管顶板辐射采暖系统的3L热隔断屋顶,搭建了太阳能毛细管辐射采暖系统试验台。利用energyplus模拟了建筑热负荷,确定了集热器的面积,比较了使用3L热隔断屋顶和普通屋顶实验室的负荷变化,分析了系统蓄热过程、放热过程及电辅助加热过程。结果表明,使用3L热隔断屋顶的实验室热负荷明显降低,平均热负荷较普通屋顶低0.521 k W。该系统在低负荷建筑下供热安全稳定,室内温度稳定在19℃左右。水箱蓄热能效为22.2%,电辅助加热效率可达到95%。     

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。     

甘肃河西地区太阳能与沼气互补供暖系统研究

以甘肃河西地区典型农宅为例,结合当地丰富的太阳能资源和完善的农业产业化体系,建立了以太阳能和沼气互补的低温热水地板辐射供暖系统.针对太阳能应用的间歇性,提出了以沼气作为辅助热源,以应对极端恶劣天气下用户供暖的可靠性问题.该系统的适用性分析表明,太阳能与沼气作为互补热源可较好地解决该地区全天候供暖的问题,具有良好的经济性和环境效益,是改善当地人居环境的有效途径,有一定的应用推广价值.     

相变蓄热式太阳能低温地板辐射采暖系统的性能实验

设计一套以 作为蓄热介质的相变蓄热式太阳能低温地板辐射采暖系统,该系统在阳光充足时直接利用太阳能供暖,同时将多余的太阳能储存,用于夜间和阴雨天供暖,使太阳能可作为地板采暖系统的稳定热源;在太阳能较弱的条件下对供水进行预热,配合使用电加热器,从而降低地板采暖系统的能耗。通过对实验供暖房间进行性能测试,结果表明该系统能使室内平均温度保持在18℃左右,并且在没有太阳辐射的情况下也能维持室温12h。     

基于太阳能集热水箱耦合相变蓄热器的分户供暖系统

太阳能热水器与相变蓄热材料耦合应用可有效提高太阳能集热水箱的效能,促进能源的优化配置。该文提出了一种与太阳能集热水箱耦合的相变储能系统,并进行储能材料的测试和分户供暖系统的模拟分析。首先提出了储能系统的制作方案及其与太阳能集热水箱供暖系统的连接方式。利用DSC对石蜡进行测试,选定46#石蜡作为系统的相变蓄热材料;采用数值模拟软件FLUENT对含有相变蓄热器的集热水箱和不含相变蓄热器的普通集热水箱（直接进水）的释能工况进行数值模拟。数值模拟结果表明集热水箱加入相变蓄热器,一方面相变储存罐堆积起到了散流作用,另一方面冷水进入水箱中通过相变储存罐的外围时,经过相变储存罐的放热作用,相变储能模块对冷水有一定的加热作用。加入相变蓄热器改善了释能过程的水箱内热分层效果,提高了进入水箱的释热总量,在流量为10L/min时,相变蓄热水箱的释热效率比普通集热水箱的释热能效率高12%,系统设计两台大容量的太阳能蓄热水箱,轮流供热,系统通过管道分水器,分户供热,管道分水器的每个出水端分别设置有流量控制阀,实行计量使用,这样更能有效的节约水资源。     

蓄热型太阳能喷射制冷系统供冷性能分析及优化

为提高蓄热型太阳能喷射制冷系统的供冷性能,利用TRNSYS软件,建立蓄热型太阳能喷射制冷系统瞬态仿真模型.结合太原市某公共建筑的逐时冷负荷,分析集热侧循环水流量和蓄热水箱容积对系统供冷特性的影响.结果表明:随集热侧水流量、水箱容积的增大,系统在连续5 d中的平均输出冷量均呈现先增后减的趋势;集热侧水流量和蓄热水箱容积与集热器总面积的最佳比例分别为0.005 kg·(h·m²)^-1和0.02 m³·m^-2.     

相变蓄热式太阳能低温地板辐射采暖系统性能实验

设计了一套以CaCl2·6H2O作为蓄热介质的相变蓄热式太阳能低温地板辐射采暖系统,该系统在阳光充足时直接利用太阳能供暖,同时将多余的太阳能储存,用于夜间和阴雨天供暖,使太阳能可作为地板采暖系统的稳定热源;在太阳能较弱的条件下对供水进行预热,配合使用电加热器,从而降低地板采暖系统的能耗。通过对实验供暖房间进行性能测试,结果表明该系统能使室内平均温度保持在18℃左右,并且在没有太阳辐射的情况下也能维持室温12 h。     

太阳能联合生物质能供暖系统热性能和能源特性的分析

充分利用太阳能和生物质能能够为建筑提供清洁能源，并且可解决严寒和寒冷地区传统供暖方式能耗高、效率低等问题，因此，本文提出一种以太阳能和生物质能作为热源的供暖系统，并对其进行性能分析。该系统运行采用太阳能单热源运行模式(模式一)和太阳能-生物质能双热源运行模式(模式二),用以应对不同的工况，并在南疆图木舒克市搭建试验平台进行测试。结果表明：模式一太阳能集热器和板式热交换器平均热效率分别为63.35%和81.38%,系统的能源效率为72.48%,(火用)效率为28.35%,模式二太阳能集热器和板式热交换器平均热效率分别为61.35.%和65.36%,生物质锅炉能源效率为78.69%,系统能源效率为68.67%,系统(火用)效率为26.39%。与传统的供暖系统相比，模式一的节能率高达96.19%,模式二的节能率达到59.09%;模式一的PMV为-0.5,模式二的PMV为-0.7,两种模式的热舒适性都良好。     

水蓄热电锅炉作为中小建筑物冬季取暖热源的应用

简要叙述了电锅炉加水蓄热系统作建筑物供暖热源的系统原理及其应用特点,阐述了在中小建筑物供暖系统中应用电锅炉加水蓄热方式作为系统热源的设计方法,主要设备的选择计算及在工程应用中的若干实际问题,并通过对某商场空调系统热源的介绍加以引证。     

太阳能热水系统辅助加热和蓄热方式对比分析

本文对太阳能热水系统的辅助加热方式和蓄热方式进行了分析和比较,得出：1）单水箱辅助电加热方式系统简单、投资少,但耗电量大;2）双水箱辅助电加热方式耗电量比单水箱辅助电加热减少,但不能利用夜间低谷电蓄热;3）多水箱热泵辅助加热方式的耗电量比辅助电加热方式大幅减少,而且能够能利用夜间低谷电蓄热,但系统的初投资较大,可用于较大规模的系统。     

太阳能蓄热水箱联合运行模式研究

以乌鲁木齐地区某地板供暖的太阳能热水系统为工程背景,对3个具有不同顶部形状或内置隔板结构的蓄热水箱内流动与传热过程进行了数值分析,并对各水箱的交替运行模式进行了探讨.结果表明:不同时刻采用多水箱交替运行的模式是可行的.根据水箱的热分层评价结果,在该地区典型日中室外气温相对稳定的3个典型时刻(11:30,15:00和18:00),水箱合理的运行模式为:11:30优先运行3#水箱(球形顶部和单圆孔内置隔板结构),其次为2#水箱(锥形顶部和多圆孔内置隔板结构)或1#水箱(锥形顶部和单圆孔内置隔板结构);15:00和18:00优先运行3#水箱,1#和2#水箱互为备用.对于水温要求较高但用水量不大的用户,建议优先运行3#水箱,其次为1#水箱,当用户端回水量较大且用户需要较高温度的热水时优先启用2#水箱.根据当地气象条件适时开启合适的蓄热水箱并合理调节流体参数对于充分利用太阳能资源、提高太阳能供暖系统的可靠性具有重要的工程指导意义.     

高原严寒地区观察哨楼连续式太阳能供暖系统

针对高原严寒地区边防执勤哨楼燃料缺乏，无法正常供暖的实际困难，提出了将被动式太阳房技术、主动式太阳能集热技术、相变材料蓄热技术集为一体的连续式太阳能供暖系统，并对该系统进行了研究。使得单纯利用太阳能向室内连续供暖成为可能。通过在高原严寒地区边防执勤哨楼的应用，表明该系统能够实现向室内不间断供暖。     

西藏地区太阳能、毛细管网采暖系统应用分析

在日照特别充足的地区使用太阳能作为空调的热源能节能60％,太阳能粟暖系统包括集热系统、蓄热系统、辅助热源系统、室内采暖系统、控制系统;毛细管网具有热效率高、节能、舒适度高、方便施工、寿命长等优点,室内使用毛细管网将更大程度的节省运行费用。     

矩形水箱保温过程数值模拟与试验研究

文章对矩形太阳能蓄热水箱在保温过程中的温度场进行了数值计算,并对水箱内部流体出现的温度分层现象进行了试验研究。数值计算和试验结果表明:矩形水箱在蓄热结束后,其内部流体已经形成一定的温度梯度;在38h试验时间内,水箱中下部温度分层良好,即水箱内部流体各测点温度均没有出现较大的温度波动,基本呈线性下降趋势。壁面的对流换热以及顶部检修口的漏热,是水箱内部流体温度分层现象产生的主要原因。依据试验数据并结合工程实际,该文提出了太阳能蓄热循环温差设置的改进方式。     

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。     

西宁地区太阳能采暖技术探讨

从西宁地区气候条件、采暖系统形式、集热器选择及面积、蓄热水箱容量等几个方面对太阳能采暖系统的技术性进行了分析,通过几种方案的年计算费用比较对系统的经济性进行了对比,论证了太阳能采暖在西宁地区是切实可行的。