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.     

空气源热泵及辅助电加热地板辐射采暖系统耦合优化

从节能性和经济性两方面综合考虑,提出单价能效系数的概念,并根据系统单价能效系数选择空气源热泵及辅助电加热复合采暖系统.利用瞬时系统模拟程序(TRNSYS),构建复合采暖系统仿真模型,并以太原地区住宅为例,优化空气源热泵及辅助电加热复合采暖系统的耦合方式.研究结果表明:当空气源热泵占建筑供暖设计热负荷60%,辅助电加热设备占40%时,整个采暖系统单价能效系数最高,性价比最好.     

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。     

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。     

基于热平衡的土壤源热泵系统特性分析

针对不同负荷不平衡率时地下埋管换热器的传热特性展开研究,提出采用辅助冷热源、盘管排数调节等策略建议,以期土壤源热泵系统的高效运行.此外,还建议将地下埋管换热器安装在地下水丰富地区,亦可以减轻土壤全年热不平衡所带来的问题.     

多功能空气源热泵实验系统设计

该文介绍了多功能空气源热泵实验系统的工作原理,进行了实验室空调冷负荷及热水量的计算,并对实验测试系统进行了设计。通过本文实验方法,得出了多功能空气源热泵在不同运行模式下机组运行功率、制冷量和COP值。多功能空气源热泵机组制热性能系数和制冷系数分别为3.84和3.25。该实验测试结果表明多功能空气源热泵实验系统设计是可行的。     

辅助冷却复合式地源热泵实验研究

对于采用地源热泵系统的以冷负荷为主的商业性建筑,因夏季冷负荷大于冬季热负荷,地下埋管年排热量大于年吸热量,若完全依靠地源热泵来供冷,则会造成埋管换热器换热能力下降和热泵机组的初投资比较高,热泵系统的循环效率也会降低。采用辅助冷却复合地源热泵系统,可有效降低系统投资,提高系统的运行节能效果。本文对复合地源热泵垂直理管换热器的换热能力进行研究以及周围土壤温度的变化进行分析。     

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。     

卫生热水蓄热方式对地埋管换热性能的影响分析

竖埋管地源热泵系统为室内环境控制提供冷热量。在空调工况下,热回收机组可以提供卫生热水。卫生热水的供应在冬夏不同的运行模式下,对地埋管的换热性能影响不同。通过某地源热泵工程设计,分析了冬夏季卫生热水系统在蓄热方式下对地源热泵系统地埋管换热性能的影响。利用卫生热水的蓄热能力,对地埋管换热器在不同工况下的动态换热性能进行了对比分析,并通过数值计算得到了不同运行模式下地埋管的换热性能参数。根据计算结果提出了在该工程负荷特性下的系统调节方式。     

排风热回收温湿度独立控制空调系统应用模拟分析

提出了由全热回收与热泵热回收组成的两级排风热回收新风机组,并将其应用于风机盘管空调系统实现温湿度独立控制.选取南京地区某办公建筑为研究对象,利用DeST软件计算了建筑全年逐时冷负荷,建立了系统性能计算数学模型,编制程序对该系统在典型年供冷性能进行模拟分析.模拟结果表明,该系统可以很好地实现温湿度独立控制,供冷平均性能系数为4.58,与常规空调相比,节能率约为42.8%.     

土壤热源与热泵联接运行冬季工况的试验研究

研究利用土壤热源的一种新方法，即利用我国长江流域丰富的地表水作为蓄能和传热介质，以井作为竖直埋管形式．提取土壤热量来作为热泵系统冬季供暖热源．测试结果包括不同埋管尺寸、不同水循环方式以及各种工况下运行参数对热泵性能和取热量的影响．     

利用热管的新型水平埋管技术

地源热泵水平埋管占地面积过大一直是难以解决的问题，根据热管高效的传热特性，提出利用热管技术强化地源热泵水平埋管与深层土壤的换热效能，减少水平埋管的占地面积．根据埋管工作的温度范围，设计选择耐腐蚀的不锈钢式热管，并通过理论计算，得到热管长度与占地面积的关系．在理论可行性基础之上进行应用可行性分析，方案在保证换热量的条件下能够节省占地47％。     

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%.     

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%.     

兰州市地源热泵土壤传热性能分析

地源热泵利用土壤中的热源,向建筑物内部提供热量或者冷量.地源热泵在不同地区的应用有所区别.结合兰州市马兰黄土的特性和气候环境,分析地源热泵与土壤间热量传递的规律,总结马兰黄土中含水量对热量传递的影响,以及土壤特性对人工增湿过程中的主要影响因素.针对西北地区分布范围较广的马兰黄土特点,提出在土层深度为5 m以下的换热区域,施加人工增湿;为避免黄土湿陷,需要保证黄土含水率在6%-15%之间.     

地源热泵在育种/育苗温室中的应用实验研究

介绍了利用地源热泵技术为育种／育苗温室供暖,对温室进行温度调节.采用地源热泵技术利用浅层地能作为温室采暖热源.利用地源热泵技术,充分发挥浅层地能的效能,从地下土壤中获取能量作为温室采暖系统的基本负荷,满足温室加温时的供热需求,热泵机组采用中温热泵,末端采用地下盘管供热或风机盘管供暖风,可以快捷、方便的调节育种/育苗温室内的温度、湿度.取消原来的燃煤锅炉,降低燃煤能耗、较少污染物的排放.     

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。     

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%.     

机场跑道循环热流体法融雪除冰数值模拟

为实现机场跑道快速融雪除冰,保障机场航班的正常运转,基于COMSOL固体传热与管道传热模块对地埋管地源热泵系统进行了模拟研究.设计了4种埋管形式,从管道埋深、埋管排布形式、循环流体流速以及入口水温对供热系统进行了优化分析,提出用于表征换热均匀性的参数温度偏移系数,并将建筑垃圾引入钻孔回填材料,分析了钻孔回填材料对换热系...