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.     

太阳能辅助空气源热泵冬季运行性能研究

太阳能辅助空气源热泵有效地将两种可再生热源复合利用,实现了太阳能与空气热能的优势互补,本文主要介绍了太阳能辅助空气源热泵的系统组成、运行模式及原理。通过对华北科技学院太阳能辅助空气源热泵系统实验台的冷凝器进出口温度、室内温度、耗电量等相关参数进行实测,与普通空气源热泵和其他供暖方式进行对比分析,重点研究了该系统的实际节能性。结果表明:太阳能辅助空气源热泵耗电量与空气源热泵基本持平,但太阳能辅助空气源热泵的制热量高于空气源热泵,其白天模式制热量为空气源热泵的1.4倍,COP是空气源热泵的1.5倍;夜间模式与空气源热泵相比,制热量为其1.2倍,COP是其1.2倍。同时太阳能辅助空气源热泵的运行费用与碳排放与传统区域供暖方式也有所降低,因此是一种节能减排的供暖方式。     

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.     

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%.     

空气源热泵换热器与岗亭壁体一体化供暖性能

设计一种由太阳能供电、空气源热泵换热器与亭壁一体化的供暖岗亭.首先,建立一体化岗亭设备模型,并采用Matlab语言编制仿真程序,对岗亭进行性能模拟;然后,选取太原某日工况,对岗亭模型进行实验验证,并对其供暖季性能进行分析.结果表明:亭壁蒸发器吸收室内外两侧空气热量、得热量比相同条件下,常规风冷蒸发器高31.41%;供暖季系统性能系数(COP)为3.22~4.96,平均COP值为4.18,高于常规风冷热泵,节能效果良好;供暖季太阳能发电量可满足岗亭热泵压缩机耗电量需求,证明岗亭可实现供暖零能耗.     

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%.     

地源热泵系统经济性的热力学分析

以热力学火用分析方法的单位火用成本和单位冷热量成本等作为评价指标,建立空气源热泵与地源热泵热力学模型,对地源热泵与空气源热泵系统进行经济性分析.并以北京某办公楼建筑空调系统具体运用热力学火甩分析方法进行计算.研究发现:地源热泵系统冬季(火用)效率明显高于空气源热泵,夏季工况则二者接近,均具有较大节能潜力.地源热泵系统总体经济性要优于空气源热泵系统.     

不同散热末端下直膨式热泵供暖系统热舒适性的实验与模拟研究

采用实验和模拟的方法,对不同散热末端下直膨式空气源热泵供暖系统的热舒适性进行研究。通过实验对比研究采用新型热虹吸散热末端的直膨式空气源热泵(direct expansion air-source heat pump using thermosiphon radiator,DE-HP-T)与传统热风空调散热末端时,直膨式空气源热泵供暖系统的室内空气温度分布特征,重点分析系统启动阶段的动态热环境变化差异;在验证模型的可靠性后,通过数值模拟的方法对直膨式空气源热泵耦合不同末端供暖时,室内的非均匀稳态热环境进行研究分析,并采用等效温度指标对人体局部及整体的热舒适性进行评价。结果表明,DE-HP-T系统在启动阶段室内空气温升速度较快,可达到10.8℃/h,略小于传统热风空调系统的13.8℃/h;但与传统热风空调系统相比,DE-HP-T系统可以避免人体头脚温差过大以及"冷辐射"所造成的热舒适问题,有效提高人体小腿及脚部的热舒适性,具有更加舒适的整体热感觉。     

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%.     

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.     

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.     

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%.     

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。     

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。     

水源热泵在空调系统中的设计与应用

从水源热泵的概念和工作原理出发,介绍了水源热泵空调系统的特点,分析了水源热泵中央空调机组的运行工况,给出了制冷、制热性能曲线．通过水源热泵应用实例分析,可以看出水源热泵的优越性．并探讨了水源热泵应用中存在的问题．从分析中可以知道水源热泵效率高,应用范围广泛,适合于大、中型集中空调之用．     

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。     

寒区热泵调峰供暖的参数界限与负荷分布

调峰的参数界限是供暖系统装机容量选择的重要参数,关系到系统运行时的负荷分布与经济性.以末端散热设备为散热器,基于热稳定条件下散热器供回水温度及系统流量与室外温度的函数关系,分析推导了调峰运行时调峰热源承担的负荷表达式并优化求解了热泵热源出力比例最大时的运行流量,提出定义了流量分界温度界限问题,解析了调峰供暖的关键设计参数、设备容量及其出力负荷分布特性.分析得到:流量处于两极端状态,流量分界温度为分界点,调峰时调峰热源所承担的最大负荷比例最小为50%.图2,参10.