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。     

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.     

空间周期性温度场中布朗热泵的热力学特性

研究了一种热驱动布朗热泵的热力学特性, 该布朗热泵由运动于周期性的锯齿势场中、受到外力作用并且沿空间坐标方向交替地与高、低温热源接触的布朗粒子构成. 考虑了由布朗粒子势能变化和动能变化引起的热流. 导出了布朗热泵的供热率、供热系数和输入功率的解析表达式. 通过数值计算分析了热泵的性能特性. 结果表明, 由于存在粒子动能变化引起的热流, 该热泵始终是不可逆的, 其供热系数达不到卡诺供热系数. 详细分析了外力、势垒高度、锯齿势场不对称度和高、低温热源温比等运行参数对热泵性能的影响. 得到了该布朗马达系统能作为一个热泵运行时外力和势垒高度的有效取值区间. 分析发现, 布朗热泵的性能强烈地依赖于以上特征参数, 适当地选取这些参数, 可以使热泵处于最佳工作模式.     

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。     

利用高温热泵的区域供热热扩容技术实验与分析

通过实验研究,与其他制冷剂相比,北洋3号制冷剂在较高蒸发温度下具有最佳的热工性能．应用多元回归分析方法,建立高温热泵实验的性能系数（COP）数学模型,得出冷凝器和蒸发器进出口水温、机组制热量和高温热泵COP值的函数表达式,为高温热泵的研发,特别是工质的筛选研究工作提供了更为精确可靠的参考依据．将高温热泵技术应用于城市区域供热系统,实现城镇供热系统的热扩容．这种技术的特点是供回水温差大、供热系统热容量高、管网初投资低,且循环水泵能耗少,对城市的热负荷变化适应能力强．     

汽机热泵系统热力学分析与运行优化

建立了汽机热泵系统的内可逆数学模型,并基于有限时间热力学对系统性能进行了分析研究.汽机热泵系统由内可逆汽机循环和内可逆压缩式热泵循环组成.在动力部分保持一定的输出功率和热泵部分保持一定的制热率的前提下,以损失最小为优化目标函数进行优化研究,得到了系统运行参数、汽机效率、热泵cop和系统性能系数随无因次输出功率和无因次制热率的变化关系.算例研究显示动力运行参数随输出功率趋于线性变化,热泵cop的变化明显,系统性能系数随输出功率和热泵制热率的增大均增加.优化结果可为汽机热泵系统运行提供指导.     

太阳能热泵的有限时间热力学分析

基于内可逆三热源热泵的有限时间热力学理论和太阳能集热器的线性热损模型，研究太阳能热泵系统的优化性能，导出太阳能集热器的最佳工作温度、系统的最大总性能系数和最大泵热率，并指出现有文献中有关这类研究的错误，所得结果可为实际太阳能热泵系统的优化设计提供一些新的理论依据。     

一种太阳能与空气源双热源热泵系统的性能研究

针对单一空气源热泵和单一太阳能热水器的不足,提出太阳能-空气源双热源热泵系统,分析了太阳辐射强度对系统运行的影响.通过太阳能辅助热泵与空气源热泵运行对比实验得出,在整个加热过程中,太阳能辅助热泵系统的系统运行性能和加热水速率均优于空气源热泵系统.太阳能辅助热泵系统的性能系数COP平均值约为单一空气源热泵系统的3倍.在冬季环境温度较低情况下,太阳能辅助热泵相对于空气源热泵具有明显优势.     

不可逆三热源热泵性能的热经济学优化

基于一类不可逆三热源热泵的循环模型，以每单位时间成本的泵热率作为热经济学目标函数，研究投资成本、供热成本、其它费用成本和几种主要不可逆性对热泵优化性能的影响，计算了热经济学目标函数的最大值及对应的各种性能参数，确定了三热源热泵的最佳工作区域和重要参数的性能界限。     

三热源内可逆热变换器比供热率优化

针对经典热力学分析方法的不足,根据热变换器的功能、投资等方面的特点,按照内可逆联合卡诺循环模型,利用有限时间热力学理论方法,导出了吸收式热变换器比供热率与操作参数、比供热率与热力学性能系数的优化关系,从而使优化结果兼顾了系统用能的合理性和与总传热面积相关的反映设备投资回报的经济性指标,对实际热变换器的优化和设计有更全面的指导意义.     

一类不可逆热泵性能的热经济优化

基于一类不可逆热泵的循环模型,研究投资成本、输入功成本、其他费用成本和几种主要不可逆性对热泵性能的影响.导出热泵的热经济目标函数和性能系数间的基本优化关系式,确定了热泵的最佳工作区域和重要参数的性能界限.     

基于太阳能发电的空气源热泵供热系统研究

提出了太阳能发电与市电互补的空气源热泵供热系,结合某处办公建筑,给出了其空气源热泵供热系的设计方案,搭建了实际的空气源热泵供热系统。对太阳能发电与市电互补的空气源热泵供热系统进行了实验研究,结果表明当光伏电源与市电切换时,负载电压与电流波形畸变率较小,系统能够平稳运行。对整个冬季的蓄水箱水温、供暖房间空气温度、系统耗电量等参数进行测试,与传统供热方式比较,系统的经济性显著提高。     

半导体加热器性能的优化分析

应用非平衡态热力学及有限时间热力学理论导出半导体加热器在导热、热漏及焦耳热等三种主要不可逆因素影响下的供热率和供热系数,并由此讨论了加热器的优化性能,得到一些对半导体加热器的最佳设计和运行均有指导意义的结论。     

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.     

三热源内可逆热变换器比供热率优化

针对经典热力学分析方法的不足,根据热变换器的功能,投资等方面的特点,按照内可逆联合诺循环模型,利用有限时间热力学理论方法,导出了吸收式热变换器比供热率与操作参数,比供热率与热学性能系数的优化关系,从而使优化结果兼顾了系统有能的合理性和与总传热面积相关的反映设备投资回报的经济性指标,对实际热变换器的优化和设计有更全面的指导意义。     

低温地热及热泵联合供热系统热源设计

探讨了低温地热资源有效利用的方法,针热泵技术应用于低温地热供暖。通过对地热－热泵联合供热热源系统的设计计算、方案比较,分析热泵参与地热供暖的负荷调节,论证了洋系统是提高低温能源利用率的有效方式,还介绍了工程投资和运行成本的概算方法。     

太阳能发电的空气源热泵供热系统研究

提出了太阳能发电与市电互补的空气源热泵供热系,结合某处办公建筑,给出了其空气源热泵供热系的设计方案,搭建了实际的空气源热泵供热系统。对太阳能发电与市电互补的空气源热泵供热系统进行了实验研究,结果表明当光伏电源与市电切换时,负载电压与电流波形畸变率较小,系统能够平稳运行。对整个冬季的蓄水箱水温、供暖房间空气温度、系统耗电量等参数进行测试,与传统供热方式比较,系统的经济性显著提高。     

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。     

长沙地区太阳能水源热泵系统冬季工况模拟

为了研究太阳能水源热泵系统供热工况下的运行特性,引入了可再生能源建筑应用工程评价标准中相关方法.通过对长沙地区冬季工况模拟研究和分析,得到太阳能集热系统和水源热泵系统在不同工况下的制热效率.研究结果表明,在引入太阳能后避免了水源热泵机组冬季长时间运行使制热性能下降并频繁进入保护工况,且当蒸发器进口水温为22℃附近时,机组COP较10℃提高了9.13%,达到最优值.     

吸收式热泵传热面积的优化分析

研究热阻影响下吸收式热泵传热面积的优化问题。分别导出第Ⅰ类和第Ⅱ类吸收式热泵的最佳泵热系数与泵热率及总传热面积间的关系，以及最佳传热面积比。并应用这些结果对泵热系数、泵热率、传热面积和供热率等一些重要参数的优化选择作了讨论。