空气源辅助吸收式地源热泵系统性能模拟

针对严寒地区集中供热系统存在能源利用效率低,地源热泵系统存在土壤吸/排热不平衡问题,提出空气源辅助吸收式地源热泵系统(AGSHPS),该系统采用热管与蒸气压缩式复合的新型空气源热泵热水机组保障系统运行的可靠性。介绍系统的运行模式及运行控制策略,建立各主要部分的数学模型,选取乌鲁木齐地区的某办公建筑为对象,对该系统长期运行特性进行数值模拟。研究结果表明:系统全年综合性能系数约为1.18,相比蒸气压缩式地源热泵系统节能率为12.4%~24.0%,系统全年运行土壤取/排热量的不平衡率为7.8%,系统可保证长期高效稳定运行。     

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.     

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.     

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.     

岩溶区地源热泵系统土壤热湿迁移实验平台研制

地源热泵运行中地埋管换热器与岩土层的热交换是一个复杂的热湿耦合传热传质过程。为研究岩溶地区地源热泵运行过程中土体热湿迁移效应及其对系统性能的影响规律,结合岩溶地区地质条件和实验功能需求,设计研制了一个可进行地源热泵运行性能测试及地埋管周围土壤热湿迁移效应研究的实验平台;该实验平台主要分为地源热泵试验系统、运行监控和数据采集系统,实现了地源热泵运行状况和换热过程中岩土体温湿度变化、土壤热湿迁移、周围环境大气因素的自动采集和实时监测;在此基础上,利用地源热泵运行过程中的实测数据验证了实验平台的有效性,并对部分实测数据进行简单分析和讨论。运行结果表明:该实验平台具有高效、节能等优点,实现了数据自动采集和全面监测功能,完全符合实验需求。     

空气源热泵-地埋管换热系统蓄热性能研究

对于热负荷占优的寒冷地区,土壤源热泵系统长期运行使得土壤温度逐年降低,非采暖季利用空气源热泵为地埋管换热系统进行蓄热可有效地解决土壤热平衡问题。以实际工程为支撑,对空气源热泵-地埋管换热系统进行蓄热性能测试,结果表明：系统平均制热量可达到空气源热泵额定制热量的2.17倍,系统平均能效比为7.2,地埋管循环介质平均温差为4.5 ℃,系统运行稳定。基于TRNSYS软件对蓄热过程进行模拟,结合实验数据验证模型正确性,结果表明：经蓄热后土壤温度从初始的15.8 ℃上升至16.4 ℃。蓄热期间,采用多目标优化法得到空气源热泵蓄热系统全天运行时最优工况：循环水泵总流量为100 m3/h、空气源热泵总额定制热量为723.7 kW,在此工况下土壤目标温升为3.0 ℃时,系统能耗为474 820.0 kWh,增加的蓄热运行费用为3.96元/m2。与传统热源燃煤、燃气、热电联产蓄热方式相比,空气源热泵蓄热系统的能源与环境效益显著。     

长沙地区多功能地源热泵系统的模拟与分析

以长沙地区宾馆建筑为例,建立制冷、制热和制热水的多功能地源热泵系统模型,对多功能地源热泵系统全年运行的技术经济性能进行研究.分析多功能地源热泵系统地埋管换热器周围土壤热平衡性和系统全年能耗特点,并与传统的空气源热泵加电热水器系统进行能耗及全生命周期经济性比较.研究结果表明,与常规的地源热泵系统相比,应用多功能地源热泵系统可明显改善地下土壤全年释热量与吸热量的平衡性,运行10 a后土壤温度比相同地埋管长度的常规地源热泵系统减少3.9℃;夏热冬冷地区的多功能地源热泵系统夏季的总能耗最高,冬季次之,春秋季最低;与空气源热泵加电热水器系统相比,多功能地源热泵系统总能耗可节省46％,生命周期内的费用现值节约率变化范围为7％～40％,投资回收期变化范围为5～12 a.     

超低温空气源热泵在严寒地区供暖应用研究

以吉林省敦化市为例,根据采暖期室外气温实际情况,对空气源热泵在严寒地区低温条件下供暖情况进行应用研究.在综合考虑空气源热泵结霜、除霜和低温环境下制热量情况下,对运行能耗、费用、回收年限进行分析.得出室外采暖计算温度为-20℃,且室外气温低于-15℃的时数占绝大多数的地区,采用超低低温空气源热泵机组时,可以实现全供暖期高效运行.     

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。     

季节性蓄存空气热能的地源热泵空调系统模拟

针对寒冷地区长期应用地源热泵系统出现的热平衡问题,提出了季节性蓄存环境空气热能的地源热泵供暖空调系统.介绍了该系统的组成及运行模式,建立了系统中各部分的数学模型,确定了系统的运行控制策略,并在此基础上,以哈尔滨地区某办公建筑为对象进行了瞬态数值模拟.由模拟结果可知,该系统能够保持土壤温度场以年为周期的热平衡,全年供暖空调平均性能系数为2.44,与燃煤锅炉供暖和分体空调供冷方案相比,该系统节能率为22.3%.     

喷气增焓空气源耦合地源热泵系统的性能优化

针对山西省太原地区地源热泵应用导致土壤热平衡难以满足的问题,在传统空气源耦合地源热泵系统的基础上,设计一套新的喷气增焓空气源耦合地源热泵系统,并建立相关的数学模型.以太原地区某一建筑的应用为例,利用DeST软件模拟计算案例建筑全年冷、热负荷需求特征,利用TRNSYS软件仿真分析常规地源热泵、空气源热泵、喷气增焓空气源耦合地源热泵系统的性能,并对新的喷气增焓空气源耦合地源热泵系统性能进行优化.结果表明:案例建筑全年累计冷、热负荷比为1.57∶1.00,应用常规地源热泵后,土壤初始温度和最高温度逐年下降,10 a后平均温度降幅14.3%;与常规地源热泵系统比较,喷气增焓空气源耦合地源热泵系统初投资节省12.5%,节省25.8%的打井数,节省33.9%的运行费和15.9%的总费用,可解决埋管区土壤冷、热不平衡、埋管面积不足的问题,夏季性能系数(COP)提升26.2%,冬季制热性能系数(COP_h)提升12.3%.     

水源热泵技术在贵阳地区的应用及发展前景

在分析贵阳地区建筑采暖空调冷热源的基础上,结合贵阳地区的气候特点以及水资源状况,阐述了热泵空调技术在贵阳的应用现状及其发展前景。水源热泵和地源热泵由于具有高效节能、对环境影响小、运行稳定等特点,在贵阳地区很有发展前途。     

地下水渗流作用下埋管换热器动态设计研究

由于土壤换热的复杂性及地源热泵系统实际运行的耦合作用,地埋管设计需要考虑到实际地下水渗流及其动态性能。通过对某实际工程进行热响应试验,测算出该地地下水渗流速度;在此基础上建立逐时负荷-热泵机组-地埋管换热器耦合模型对该工程埋管设计进行动态分析。最后在此设计工况下对系统全年运行情况进行模拟分析,为该地源热泵系统运行提供参考依据。     

地源热泵与传统热泵工程应用的对比分析

简述了地源热泵的形式,并基于热泵系统的技术性能、初投资和运行经济性的对比分析了地源热泵与传统热泵的工程应用,得出了地源热泵与传统热泵相比具有初投资少、运行费用低、运行安全可靠、无污染和可再生能源合理利用的特点。     

土壤源热泵埋管管长的优化设计

目前在实际工程中计算地埋管管长主要是使用简便的单位延米换热量法,但是实际工程运行结果表明这种计算方法虽然简便但计算出的管长数偏小,在运行一段时间后地源热泵的运行效果将会下降。通过对南京6个实际工程项目的地埋管管长计算分析,分别就间歇运行和连续运行两种地源热泵系统运行模式,提出了满足不同节能目标要求下的单位延米换热量法计算管长的修正方法。     

寒冷地区村镇住宅建筑单热源供热系统设计与优化

对不同规模的村镇住宅建筑供热系统优化设计方案与全生命周期内的经济性展开研究.首先,采用TRNSYS软件模拟得到60~2 000 m²范围内不同供热面积村镇住宅建筑的动态热负荷,并对太阳能、电锅炉、地源热泵及空气源热泵4种不同热源供暖系统的控制运行情况进行模拟,得到不同热源供暖系统在不同供热面积下的优化设计方案.在此基础上,对不同热源供暖系统在全生命周期内的经济性进行对比分析,得到不同村镇住宅建筑供热面积下的热源推荐方案.结果表明:对于不同热源供暖系统的总费用,电锅炉供暖系统最大,太阳能供暖系统最小,太阳能供暖系统总费用比电锅炉供暖系统减少近65%.     

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。     

地源热泵制热性能实验系统设计与分析

介绍了地源热泵实验系统,设计了实验装置测试系统和测试步骤;研究了地源热泵机组制热性能参数测试方法,并且对地源热泵机组供热量和COP值进行测试及数据分析。试验表明,地源热泵制热性能实验系统设计是正确可行的。     

直膨式土壤源热泵系统的理论与实验研究

对直膨式土壤源热泵系统性能系数随影响因素的变化规律进行分析。在热泵系统制热模式下,采用分布参数法建立该系统的稳态数学模型,运用该模型计算热泵系统的性能参数,并在所建直膨式土壤源热泵系统性能试验台上测试该系统的性能。研究结果表明:管壁温度、制热量、性能系数等的计算结果和实验结果较吻合,证明模型基本可靠;随着冷却水流量的增大,热泵系统的制热量和性能系数都会随之增大;随着冷却水入口水温增大,热泵系统的制热量和性能参数都会随之减小;热泵的性能系数在2.8~4.5之间,高于常规的空气源热泵的性能系数。