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。     

含相变储热的喷射式热泵系统模拟与优化研究

为了实现热电解耦,有效提高可再生能源利用率,将相变储热技术应用于热泵系统中,构建含相变储热罐的跨临界CO2喷射式热泵系统。首先,建立储热装置的数学模型,采用Modelica非因果建模语言在Dymola平台对系统储热过程进行模拟,获得相变储热罐的温度分布、瞬时储热量、系统COP等储热特性。同时对比了常规储热水箱、PCM储热罐与PCM-水多级储热罐的理想储热量、设备体积、储热性能等,详细分析相变储热热泵系统的优势,为促进其实际应用提供参考。此外,提出基于模型的单目标与多目标优化策略,采用遗传算法对系统的性能进行优化,得到最优设计参数和运行参数,与优化前相比储热过程的系统COP提高了28.73％,有利于系统的高效运行,为改进和优化系统性能提供了依据。     

上循环管位置对平板型家用太阳能热水器性能的影响

对一种常见的平板型立式储热水箱家用太阳能热水器进行试验分析.搭建了自然循环平板型家用太阳能热水器的实验平台.测量了两种不同位置的上循环管对白天加热阶段储热水箱温度变化及对热性能的影响,通过测试数据分析对比了高、低位上循环管循环时,水箱内温度变化、分层状况,定义了十分钟内的平均效率,并进行了比较.结果表明:储热水箱升温阶段采用高位上循环管的水箱内部出现较好的水温分层;高位上循环管热水器的自然循环瞬时效率比低位上循环管热水器的瞬时效率高.     

夹套换热水箱全玻璃真空管太阳能热水系统热性能实验研究

在晴天天气条件下,对一款夹套换热水箱全玻璃真空管太阳能热水系统进行实验,并与普通全玻璃真空管太阳能热水系统进行对比.分析实验数据得,夹套热水系统与普通热水系统相比,日有用得热量较低,平均热损因数高.由温度曲线可知,夹套热水系统水箱内水温分层比普通热水系统更为明显.     

技术橱窗

专利申请号:00109336 发明名称:一种太阳能吸收式空调系统 本发明涉及一种太阳能吸收式空调系统,它包括太阳能集热器、制冷机、储热水冷却塔、空调箱和辅助锅炉,其特征在于:它还包括一速热水箱,其一进、出水口分别通过管路和阀门与所述储热水箱并联、与所述集热器形成一循环回路,其另一进、出水口分别通过管路和阀们与所述储热水箱并     

地下防护工程空调相变储热水池储热性能实验研究

针对既有地下防护工程传统空调冷却水池储热能力不足,外置冷却塔易造成工程红外暴露而影响工程安全的问题,提出了采用空调相变冷却水池方案以期增强系统储热能力,延长工程隔绝防护条件下空调系统运行保障时间.搭建了地下防护工程空调相变储热水池实验台,研究了定负荷条件下相变储热单元用量、冷却水流量对相变储热水池储热性能的影响;考虑添加相变储热单元对水池储热能力与连续保障能力的影响,提出了地下防护工程空调相变储热水池储热性能评价指标:相变储热水池单位体积储热量和基于出口温度定义的相变储热水池保障效能系数.研究表明:向地下防护工程空调储热水池中加入相变单元能够提升空调储热水池储热能力;与未加入相变储热单元的空调储热水池相比,当相变储热单元体积占空调储热水池有效容积的2.84%、4.26%时,相变储热水池单位体积储热量分别提高了6.35%和9.03%,相变储热水池保障效能系数分别提高了7%和11%,空调系统运行保障时间分别延长了1.77 h和2.82 h;在实验条件下,流速从250 L/h提高至450 L/h时,水池单位体积储热量和保障效能系数均有所降低,大流量工况(450 L/h)下,相变储热单元存在未完全融化,水池储热能力与连续保障能力明显降低,因此在不影响热泵机组正常运行和水池储热性能的情况下,适当降低冷却水流量对空调储热水池储热系统是有益的.     

相变材料对家用水箱性能的影响及相变层厚度优化

基于相变蓄热水箱的发展现状,结合家用生活热水系统相关设计规范及标准,对相变水箱的结构进行了设计,并采用有限元软件对相变水箱的性能进行了模拟研究.首先建立了相变水箱的数值计算模型并利用实验数据验证模型的准确性;在此基础上,通过蓄放热阶段水温响应特性、相变材料温度及液相比等参数,对相变水箱的蓄放热特性进行了研究;另外,比较分析了不同相变层厚度参数对相变水箱蓄放热过程的影响,并对相变材料的用量进行了优化.结果表明,对于家用水箱,增设相变材料层可以延长水箱蓄热过程;在水箱放热过程中,放热时间随着相变层厚度的增加呈现先延长后缩短的变化趋势;与其他相变厚度的模拟工况相比,相变层厚度为30 mm时,水箱的释热性能最佳,放热时间较普通水箱增加10％左右,且维持水温处于较高温度的时间有所延长.可见相变材料的蓄放热特性直接影响着家用水箱的性能,寻求相变材料的最优用量可为相变水箱的设计及实际应用提供参考.     

西北地区太阳能采暖系统储热水箱热损失试验研究

以西北新农村117.07 m²的单体建筑太阳能采暖系统为研究对象,以12月15日为例,得出储热水箱热损失主要发生在自然冷却阶段,当日储热水箱的总热损系数为5.68 W/℃,总热量损失为9.49 MJ.再选取其余11个典型日的试验数据对储热水箱总热损系数和总热损失各影响因素进行拟合,储热水箱总热损失由于受到环境温度和室外风速的影响,储热水箱的温度也随之变化.研究结果表明:平均环境温度每降低1 ℃,储热水箱总热损失增加0.067 MJ;室外风速每增加1 m/s,储热水箱总热损失增加0.042 MJ;储热水箱平均温度每降低1 ℃,储热水箱总热损失增加0.068 MJ;储热水箱温度变化幅度每增加1 ℃,储热水箱总热损失增加1.641 MJ.针对储热水箱热损失分析及室内热环境现状,提出将储热水箱置于室内以增强储热水箱储热能力和改善建筑室内舒适度.     

癸酸-正辛酸与活性炭复合相变材料的制备

为了研究活性炭复合相变材料基本性能,以活性炭吸附相变材料(PCM)癸酸-正辛酸制得相变储能骨料(PCESA)为研究对象。采用不同粒径活性炭在不同温度下、不同吸附方式下进行吸附性能以及不同配比环氧树脂的封装试验。通过DSC测试PCM和PCESA的相变特征,用SEM图像分析吸附材料的微观结构。通过不同温度下PCM浸泡吸附率分析活性炭吸附性能,进行了超声波吸附与真空吸附方式下的PCM吸附性能试验。实验结果表明,PCM与PCESA的相变特性稳定,具有较好的热物理性能;6mm粒径的活性炭孔隙结构较完好,吸附PCM的性能较好;在30℃、40℃和50℃水浴温度下吸附率较高;真空吸附性能较其他吸附方式好;以环氧树脂、稀释剂与固化剂按质量比1∶0.15∶0.25的配比封装效果较好。     

太阳能热发电用高温相变蓄热器的数值模拟

对采用单级相变材料(PCM)蓄热的太阳能热发电用高温相变蓄热器的蓄热过程进行了数值模拟。得到了采用单级蓄热时熔化过程中PCM温度和液相率随时间的变化曲线及不同时刻液相率的分布云图。通过对曲线和云图的分析,在保证蓄热量的前提下,提出了采用3种PCM级联蓄热的高温相变蓄热器的设计方案,并对其蓄热性能进行了模拟。结果表明,采用级联蓄热的方案减小了蓄热的总时间,且有效地降低了单级蓄热末期"死区"对蓄热性能的影响,使PCM的液相率分布更加均匀,为太阳能热发电用高温相变蓄热器的优化设计提供了理论依据。     

基于太阳能的原油储罐加热系统数值模拟

分析基于太阳能的原油储罐加热系统的应用前景.分析其传热过程,建立基于太阳能的原油储罐加热系统数学模型,将太阳能简化为集热板平面的温度分布,利用CFD软件对其进行数值模拟.研究结果表明:(1)由于水温分布的不均匀性造成的密度差成为水由水箱流向储罐内输水管进行流动加热原油的动力.(2)经长时间加热,原油储罐内的温度有所提升...     

新型生土材料调湿性能及导热性

使用膨胀石墨、碳纤维与石蜡研制出复合型相变蓄能材料,利用膨胀石墨、碳纤维作为高导热材料与结构支撑材料;通过物性参数遴选、结构参数优化设计方法,搭建高导热性能的复合相变材料蓄热电暖器实验台;研究不同蓄放热运行工况下该装置的蓄放热性能。研究结果显示,与日间主动式放热工况相比,日间被动式放热工况放热速率衰减较慢,被动式放热工况的最低放热速率比主动式放热工况最低放热速率高24. 7%。该装置可以利用主/被动放热方式调节蓄放热速率,满足不同房间的供热需求。在夜间蓄热、日间放热的运行工况下,该相变蓄热电暖器所在房间温度波动较小,具有较好热舒适性。该蓄热电暖器蓄热效率达67%,能充分利用夜间低谷电蓄热,实现降低运行费用的目的。     

碳纤维导热型低温相变材料蓄热电暖器蓄放热性能实验研究

使用膨胀石墨、碳纤维与石蜡研制出复合型相变蓄能材料,利用膨胀石墨、碳纤维作为高导热材料与结构支撑材料;通过物性参数遴选、结构参数优化设计方法,搭建高导热性能的复合相变材料蓄热电暖器实验台;研究不同蓄放热运行工况下该装置的蓄放热性能。研究结果显示,与日间主动式放热工况相比,日间被动式放热工况放热速率衰减较慢,被动式放热工况的最低放热速率比主动式放热工况最低放热速率高24. 7%。该装置可以利用主/被动放热方式调节蓄放热速率,满足不同房间的供热需求。在夜间蓄热、日间放热的运行工况下,该相变蓄热电暖器所在房间温度波动较小,具有较好热舒适性。该蓄热电暖器蓄热效率达67%,能充分利用夜间低谷电蓄热,实现降低运行费用的目的。     

太阳能-U形埋管土壤蓄热特性数值模拟与实验验证

为了探讨利用太阳能-地源热泵系统中现有钻孔U形埋管进行太阳能跨季节性土壤蓄热的可行性及其特性,基于多孔介质传热传质及地下水渗流理论,建立了考虑地下水渗流与热湿迁移影响的准三维U形埋管土壤蓄热的数学模型.基于对模型的数值求解,探讨了间歇蓄热运行模式及地下水渗流对U形埋管土壤蓄热特性的影响,结果显示:间歇蓄热方式有利于土壤温度的恢复,从而可提高蓄热效率;同时,地下水渗流的存在可以强化地下埋管的换热效果,但不利于用埋管作为蓄热装置.实验验证表明,埋管日平均出口温度及日蓄热的计算值与实验值随时间的变化规律一致,其平均相对误差为5.6％.所建模型为U形埋管土壤蓄热及其传热特性的研究提供了理论基础.     

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。     

典型气象日蓄热型太阳能喷射制冷系统性能分析

以太原地区的气象参数为背景,利用TRNSYS仿真软件,模拟计算以R141b为制冷剂的蓄热型太阳能喷射制冷系统在夏季典型日的性能,分析系统的喷射系数、制冷量、能效比(COP)随着太阳辐射照度的逐时变化,以及蒸发温度、冷凝温度、喷射器喉部面积比(r)对系统性能系数的影响.结果表明:系统的性能随太阳辐射照度增强而提高;蓄热装置的使用拓宽了系统高效运行的时间,更加有效地利用了太阳能;在系统运行时段,各性能系数逐时变化趋势一致,且随着蒸发温度的升高而增大,随着冷凝温度的升高而减小;同一工况下,r值越大喷射系数越大,     

螺旋管式相变蓄热过程的数值模拟与系统优化

对地源热泵供热系统中,利用低谷电蓄能的相变蓄能装置进行研究,以提高供热系统的经济性．在研究中对相变材料蓄热装置结构进行改进,提高了相变材料蓄热能效．利用相变材料能量守恒原理,确定合理的边界条件,对蓄热工况的传热过程进行了三维数值模拟优化．模拟结果显示,当蓄热初始条件相同时,不同装置结构中相变材料发生相变的程度会不同,出现死区的面积也不同;结合相变材料传热特性和过程,通过改进装置结构,采用螺旋管中间连通直管段的圆柱体蓄热装置,改善了蓄热效果,解决了相变材料熔化过程存在死区的问题,相变材料熔化率由原来的72％提高到93％,蓄热总量有了明显提高．同时还对采用低谷电蓄热、高峰用能放热的经济性进行了分析．结果表明采用相变材料蓄热可充分利用谷电,节约运行成本,具有良好的经济性．     

Operation Performance of Central Solar Heating System with Seasonal Storage Water Tank in Harbin

This paper presented a preliminary research on the central solar heating system with seasonal stor-age(CSHSSS)used in cold climate in China.A mathematical model of the solar energy seasonal storage water tank used in the central solar heating system was firstly developed based on energy conservation.This was fol-lowed by the simulation of the CSHSSS used in a two-floor villa in Harbin,and analysis of the impacts on storage water temperature of tank volume,solar collector area,tank burial depth,insulation thickness around the tank,etc.The results show there is a relatively economical tank volume to optimize the system efficiency,which de-creases with increasing tank volume at the constant collector area,and increases with increasing collector area at the constant tank volume.Furthermore,the insulation thickness has obvious effect on avoiding heat loss,while the tank burial depth doesn't.In addition-the relationship between the solar collector efficiency and storage wa-ter temperature is also obtained,it decreases quickly with increasing storing water temperature,and then in-creases slowly after starting space heating system.These may be helpful for relevant design and optimization in cold climates in China and all over the world.