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。     

严寒地区太阳能土壤源热泵供暖运行模拟研究

为研究严寒地区应用太阳能土壤源热泵供暖的效果,根据严寒地区的气候特点和供暖要求,对系统的供暖运行特性进行模拟研究.采用变热流线源理论和圆柱源理论模型进行地埋管换热器的性能模拟,流体和孔壁之间的热阻通过边界元法求解.模拟结果表明,在给定的条件下,太阳能土壤源热泵机组的平均COP为4.4,同单独采用土壤源热泵相比机组COP值提高了7.3%.     

严寒地区太阳能-地源热泵与热网互补的运行模式

目的研究严寒地区太阳能-地源热泵与热网互补供热系统的运行特性,确定更适合严寒地区的运行模式.方法建立一套地埋管与两套地埋管两种模式的太阳能-地源热泵与热网互补供热系统;并对这两种模式下的运行特性进行分析比较.以TRNSYS瞬时模拟软件为平台,建立互补供热系统的仿真模型,对系统性能进行了仿真模拟.结果两套管时循环水的进出口平均温差为3.5℃,一套管时循环水的进出口平均温差为3.3℃,两套管高于一套管0.2℃;两套管的最大换热效率比一套管高35.5%,蓄热量高出89.5%;两套管的土壤蓄热体温度年变化量为0.17℃,一套管为0.66℃;系统运行十年后,两套管土壤蓄热体的温度从12℃下降到10.3℃,一套管从12℃下降到了5.4℃.结论两套地埋管的运行模式更加适合严寒地区互补供热系统的长年运行.     

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.     

严寒地区绿色住宅中太阳能的应用设计研究

着重分析了太阳能在严寒地区发挥的作用,并提出了严寒地区太阳能建筑一体化设计,使其在严寒的冬季,解决更多的建筑能耗问题和环境问题,为严寒地区绿色住宅的应用设计提供一些新思路.     

土壤源热泵供冷供热运行特性的实验研究

在已建成的太阳能-地热能综合利用多功能热泵实验台上,进行了土壤源热泵夏冬季节供冷供热工况的启动与间断运行特性实验.实测结果表明:实验土壤源热泵夏冬季运行的启动时间分别为8～9 h与10 h,其对应的单位长度埋管放热量与吸热量分别为46与24.6 W/m,钻孔平均导热系数分别为3.4与4.95 W/(m·℃).同时,根据建筑负荷特性,采用可控间断运行方式,通过合理调节开停机时间比例,可以在满足建筑负荷要求的前提下,减缓埋管周围土壤温度随时间的变化率,提高单位埋管的换热能力,从而更有利于提高浅层地热能的利用效率.     

严寒地区太阳能土壤源热泵土壤温度场特性

为了解决严寒地区地源热泵长期运行所引起的土壤温度逐年降低问题,建立了太阳能全年补热的土壤源热泵系统模型.结合某办公建筑土壤源热泵项目,建立了2口120 m深U形垂直埋管试验井,进行热响应试验,得出制热工况与制冷工况的土壤导热系数与热扩散系数分别为1.883 W·(m·K)~(-1)和7.608×10~(-7)m~2·s~(-1);制冷工况的导热系数与热扩散系数分别为1.758 W·(m·K)~(-1)和9.203×10~(-7)m~2·s~(-1).利用TRNSYS软件平台模拟了土壤温度场变化,结果表明:热泵运行10年的土壤温度降为5.17℃,获得了供暖、供冷、过渡季节的太阳能联合土壤源热泵系统的土壤温度的恢复情况.     

太阳能—土壤源热泵在兰州地区应用的可行性分析

介绍了太阳能-土壤源热泵系统的工作原理,阐述了该系统的各种运行模式,并对该系统在兰州地区的应用进行了可行性分析。在太阳能比较丰富的地区推广应用大有前景。     

太原地区太阳能耦合空气源热泵一体化热水系统性能分析

为解决太阳能热水系统占地大、供热水稳定性差、空气源热泵冬季易结霜、能效比较低的问题,提出太阳能/空气能蒸发集热器并构建其热泵热水系统.建立该系统的TRNSYS模型,分别研究太原地区的夏季和冬季工况的系统制热性能参数变化情况.研究结果表明:在夏季高温太阳辐射照度大典型工况下,该系统平均制热性能系数(COP)值为6.026,较空气源热泵热水系统提高44.16%;在冬季低温高湿易结霜典型工况下,该系统平均COP值为3.25,较空气源热泵热水系统提高6.56%.     

太阳能蓄热与地源热泵联合系统简介

太阳能-地源热泵组合系统是将太阳能与地源热泵相结合的高效节能、绿色环保系统,实现供热、空调和供热水三联供。本文介绍了PV/T土壤源热泵联合系统与SGCHPSS系统的优点、存在问题及解决办法,并对其进行经济及技术可行性分析。     

地源热泵系统长期稳定性及运行策略案例研究

北京某住宅小区设有412个钻孔埋管换热器,自2014年冬季开始采用地源热泵系统为小区内的高层住宅和联排别墅供暖制冷。至2020年11月,埋管区域的地温已从最初的14.78℃降至13.00℃,而且系统在冬季的稳定运行也存在一定风险。该文整理此系统2014—2020年的运行数据,对地源端供回水温度、冷热负荷及系统运行效率进行分析。在利用单孔3-D有限元模型获得土层综合热物性参数后,基于所建立的群孔2-D有限元模型,结合系统冷热负荷特征及地源端换热能力,综合考虑地温变化、运行中的停机状况、地源端供水温度及系统取/排热量等几个方面,对系统的长期稳定性进行评估和预测。结合小区复合供暖系统的特点,对3种运行策略(冬季停机1个季度、增大夏季用量和冬季采用燃气锅炉调峰)进行比较,结果表明采用燃气锅炉调峰是目前最合适的应对地温降低和冬季运行不稳定的措施。     

太阳能及空气源热泵联合供热水系统设计

该文以上海海洋大学学生公寓第十小区85-87幢为研究对象,研究采用太阳能与空气源熟泵系统联合供热水系统的可行性,对其进行负荷计算,对主要设备包括太阳能集热器和空气源熟泵进行进型计算.     

严寒地区冬季大棚保温对污水厂运行效率的影响

针对严寒地区气温低、污水厂运行效率差的问题,利用试验测试和仿真模拟等技术手段分析了大棚内空气吸收太阳辐射热后的温度分布及流动特性,对严寒地区冬季低温条件下污水厂如何利用大棚保温技术进行了研究.结果表明:曝气池外扣棚的主要作用是保温,而非吸收太阳辐射热,冬季曝气池扣棚能够减小曝气池内水温波动,对污水处理厂的稳定运行起到了一定作用;冬季曝气池外扣棚时,出口平均水温为12.9℃,出口水温比进口水温升高2.1℃左右,这主要是由于曝气池内发生化学反应释放出的热量导致曝气池内水温升高,而非太阳辐射热量的影响.在严寒地区冬季低温工况下,当棚内充入热空气后,棚内空气温度升高22℃~29℃,曝气池出口水温升高2.0℃~2.5℃.利用回收余热提升棚内温度是一种有效措施.     

高原地区太阳能热水系统引入空气源热泵辅助加热和管路系统保护的探讨

高原高海拔地区太阳能资源充足,许多房屋建筑都已安装了太阳能集热设备,但在冬季,因环境温差大,极端温度低,对太阳能热水系统给水管道的正常工作构成极大的危害。为使太阳能热水系统能正常运行,保证系统不被低温损坏,通常在普通保温的基础上加装电伴热的方式对管道进行保护。若利用正确的空气源热泵技术对管路系统进行补热保温,即可保护管道不受冻,又能降低系统耗电水平,达到节能的目的。     

太阳能集热管流量和进口温度对其效率的影响

目的为了提高严寒地区太阳能与常规能源联合供暖过程中太阳能集热系统的效率,充分利用可再生能源.方法以沈阳地区某一利用太阳能与常规能源联合供暖的住宅为研究对象,对太阳能平板集热器建立数学模型,分析当集热管的进口流量和进口温度不断变化的过程中太阳能集热器吸收率的变化情况.结果当流量控制在0.04 kg/s集热器效率为58%;当流量控制在0.08 kg/s集热器效率为61%;当流量控制在0.12 kg/s集热器效率为62%;当集热器进口温度为0℃时效率为85%;当进口温度为30℃时集热器效率为25%.结论集热器涂层,透过率,进口流量以及进口温度的改变都影响太阳能集热器的热效率.     

严寒地区跨季节蓄热型太阳能-地源热泵系统研究

土壤热失衡问题会导致热泵性能下降.为解决这一问题,以大庆市某办公建筑为例,利用瞬态系统模拟软件TRNSYS对跨季节蓄热型太阳能-地源热泵系统进行采暖及制冷10年的数值模拟.结果表明：太阳能-地源热泵系统其土壤初始温度降为4.50℃,而跨季节蓄热型太阳能-地源热泵系统的土壤温度升到6.63℃.同时,太阳能-地源热泵系统的热泵平均COP为3.2,跨季节蓄热型太阳能-地源热泵系统的热泵平均COP为3.28,同比上涨2.5%.此时总耗电量减少4.44%,全年运行费用降低了5.54%,费用年值减少了1 257.69元.由此可见,跨季节蓄热型太阳能-地源热泵系统不仅可以有效缓解土壤热失衡问题,还能提高寒区地源热泵的性能并且减少能耗,经济性能好.     

太阳能—空气源热泵直接地板辐射采暖系统的实验研究

介绍了一种新型的太阳能-空气源热泵直接地板辐射采暖系统,把空气源热泵、太阳能系统和直接地板辐射采暖结合起来,在充分利用太阳能的同时,保证供暖系统的高效稳定运行。在甘肃兰州地区搭建采暖实验房进行实验研究,对实验结果分析表明,系统在晴天、阴天和雪天三种典型天气状况下运行的平均COP分别为3.4、2.6、3.1。室外温度8℃时达到最大COP值4.2,系统稳定运行后,室内温度在20℃左右轻微波动,满足冬季室内供暖需求和舒适性要求。     

地源热泵夏季运行地温场变化特性试验研究

以同济大学某实验室地埋管地源热泵工程为例,通过对地埋管换热区地温场及地源热泵系统运行参数进行监测,分析研究了地源热泵系统夏季运行地温场的变化特性以及地温场变化对地源热泵系统运行效率的影响.结果表明:夏季累计运行44 d,土壤平均升温幅度为0.64℃;不同深度测点温度变化幅度随深度增加逐渐减小,120 m深度地温几乎无变化;换热区土壤地温恢复速率为0.14℃·100 d~(-1);随着换热区土壤温度的升高,地源侧进出水温差降低幅度为0.87℃,机组性能系数亦随之降低,系统换热效率下降.     

寒冷藏族地区户用太阳能辅助热泵系统供热性能研究

对采用太阳能辅助热泵(SAHP)驱动的为香格里拉寒冷藏族地区提供冬季室内采暖及全年生活热水的供热系统进行了实验测试研究.实验结果表明,与单一空气源热泵系统相比,太阳能提供的热量日平均为21.9 MJ,太阳能辅助热泵系统全年节能约87.2%;当室外环境温度分别为-7℃、2℃和7℃时,太阳能辅助热泵系统制热量和COP分别提高约16.2%、14.1%、11.5%和19.0%、10.6%、5.5%.对太阳能辅助热泵系统进行了经济性分析,提出了降低系统投资和运行费用的方法.     

浅层地能利用系统地下岩土温度场实测研究

地下岩土原始温度和运行中温度场变化是决定地能利用系统设计及能否长期稳定运行的关键因素.本文通过监测严寒地区大型地源热泵工程运行重要参数,特别是利用地下换热系统设置地下岩土温度监测孔,通过监测系统采暖期、制冷期和间歇期1年运行过程中,地下孔群纵向和径向岩土温度对负荷的响应及地温恢复情况,讨论热泵机组地温变化能效影响规律,为严寒地区地能利用系统实际工程运行及设计提供有效参考.