蓄热水箱对太阳能喷射制冷的性能影响分析

对对象建筑及太阳能集蓄热系统进行TRNSYS模拟,分别得出房间逐时冷负荷及5,15,25 ℃等3种设计蒸发温度下,不同水箱容积与集热面积比(S)时,系统的发生温度、制冷量及系统性能系数(COP)的变化规律.结果表明:在太原市的夏季气象条件下,对以R141b型制冷剂为工质的小型太阳能喷射制冷系统,当蒸发温度在5~25 ℃时,S值的最佳设计范围为0.015~0.030,且设计蒸发温度越高,S值应越高.     

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。     

热泵谷电蓄热供暖系统设计匹配模式的研究

目的 对热泵谷电蓄热供暖系统中蓄热水箱放置于热泵机组的源侧和负荷侧的设计形式、夜间谷电向水箱蓄热时为用户末端供暖的热量来源的不同匹配模式进行研究。方法 利用模拟软件TRNSYS对热泵谷电蓄热供暖系统的不同设计形式和匹配模式建立仿真模型,在供暖季进行模拟分析,得到系统的性能与经济参数。通过Origin对建筑热负荷与不同设计形式之间的关系建立非线性曲线,进行拟合分析。结果 源侧水箱的设计形式系统COP为2.36,耗电量为4 578.10 kW·h、年电费2 179.46元、初投资18 080元;负荷侧水箱的3种匹配模式系统COP在3.08～3.29,耗电量在6 438.12～7 936.12 kW·h,年电费在2 638.69～3 229.88元,初投资在33 580～38 180元。建立的建筑热负荷与源侧水箱的设计形式之间关系的曲线表达式为y=2 076.71x²+0.96;与负荷侧水箱的设计形式的曲线表达式为y=2 442.54x²+1。结论 设计形式为源侧水箱的经济性更佳,负荷侧水箱系统性能更佳;匹配模式热泵放热的经济性更佳,水箱放热的系统...     

黑瓷复合陶瓷太阳板集热系统的应用研究

研发了一种与建筑一体化的新型高效平板太阳能集热体黑瓷复合陶瓷太阳板。该集热体以普通瓷土为原料配制泥浆注浆成型,表面喷涂以工业废弃物提钒尾渣为原料调配的钒钛黑瓷泥浆层,干燥后经连续辊道窑1 200 ℃烧制而成,阳光吸收比为0.95。介绍了陶瓷太阳板房顶集热系统的构建方法,该系统与建筑共用结构层、保温层、防水层,与建筑一体化、同寿命,隔热、保温效果优于普通房顶。通过建筑实例对该集热系统的集热效率与真空玻璃管热水器进行测试对比,得出集热系统日得热量为8.6 MJ/m²,远高于真空玻璃管热水器和国家标准的7.0 MJ/m² ,可实现太阳能使用成本低于常规能源。     

相变蓄热材料导热系数对太阳能通风墙性能的影响

通过对相变蓄热型太阳能烟囱模型通风蓄放热变化过程的计算,分析比较不同相变蓄热墙导热系数对太阳能烟囱性能的影响.计算结果表明:吸热板最大表面温度随着相变蓄热墙导热系数的增大越接近相变蓄热墙的相变温度;蓄热阶段,入口平均风速随着相变蓄热墙导热系数的增大而减小;放热阶段,入口平均风速随着相变蓄热墙导热系数的增大反而越大;相变蓄热墙导热系数越大,蓄热型太阳能烟囱系统16 h的累计通风量越高,但在导热系数增大到0.66 W·(m·K)^-1后,再增大材料导热系数,累计通风量几乎不再增加.     

太阳能喷射与间接蒸发耦合制冷系统在兰州地区的性能分析

根据兰州地区的气候特点,提出太阳能喷射与间接蒸发耦合制冷系统.以R134a为制冷剂,基于TRNSYS软件,模拟分析耦合系统为节能建筑供冷时,系统的运行状况及建筑的舒适度情况.对比分析直接蒸发和间接蒸发冷却系统分别与喷射制冷系统耦合的适宜性.结果表明:在兰州地区,间接蒸发冷却与喷射制冷系统耦合更适宜,室内空气舒适度高,间接蒸发冷却子系统可为房间提供55%的冷量,耦合系统综合性能系数(COP_m)最大可达13.69;在满足建筑冷负荷需求的前提下,耦合系统典型日内耗电总量5.98kW·h,占完全用机械压缩制冷系统供冷时耗电量的18.8%,显示出很好的节能效果.     

田间管理措施及土壤侵蚀对农田温室气体通量的影响

针不同田间管理措施及土壤侵蚀对农田温室气体通量的影响, 应用反硝化分解模型(DNDC 模型), 选取中国科学院禹城综合试验站作为研究区域, 结合该区域的气象、土壤和田间管理措施等数据, 模拟在不同施氮量、施肥深度以及土壤侵蚀条件下的CO₂和N₂O气体通量。结果表明: DNDC模型对农田CO₂和N₂O气体通量的模拟效果较好; 施氮量从实际施氮量的0.5 倍升高到1.5 倍的过程中, N₂O排放通量从1.06 mg/(m²·d)线性地增加至2.88 mg/(m²·d), C的净固定量亦从1.38 g/(m²·d)逐渐增加至2.07 g/(m²·d), 但增加趋势逐渐变缓; 在施肥深度从5 cm变化到20 cm的过程中, N₂O排放通量从2.88 mg/(m²·d)降低至0.68 mg/(m²·d); 当施肥深度从0.2 cm升高到20 cm时, C的净固定量从1.79 g/(m²·d)逐渐升高至2.32 g/(m²·d), 但增加趋势逐渐变缓; 在土壤侵蚀的影响下, C的净固定量和N₂O的排放量分别升高11%和4%。研究结果可为国家温室气体通量清单的编制及相关管理政策的制定提供参考依据。     

太阳能溶液除湿制冷技术研究进展

比较系统介绍了太阳能溶液除湿制冷系统国内外研究历史及现状.提出一种新型太阳能空气预处理溶液集热/再生流程,相对传统集热/再生器理论计算发现其溶液浓度差可提升90%,蓄能密度增加50%.从理论上构建了太阳能驱动溶液除湿与辐射供冷复合空调系统的工艺流程,并对填料塔除湿和再生器进行实验研究得到其传质系数的表达式.从热力学角度找出溶液除湿冷却系统理论再生效率和理论性能系数的表达式.当溶液浓度较低时,理论再生率可大于1.0;当环境温度为35℃,热源温度由60℃升到100℃时,理论性能系数提高1.0.     

基于纳米复合PCM集蓄热构件的建筑太阳能供暖特性研究

设计一种基于吸光型纳米复合相变材料(PCM)模块化集蓄热构件,将其应用于建筑太阳能采暖,以降低能耗和碳排放。开展石墨烯-石蜡复合相变材料的制备和物性测试,建立PCM集蓄热数学模型,并结合典型气候工况进行供热特性的数值模拟,研究定风量情况下蓄热层厚度和空气流道宽度对供暖特性的影响,分析通风速度对送风温度、日供热量以及太阳能供暖保证率的影响。研究结果表明：添加石墨烯后的纳米复合PCM相对于纯石蜡的集热效率约提升了60%;对于具有18 m²采光面积的集蓄热构件,当通风速度为1.0 m/s时,太阳能集蓄热墙具有较为优异的供暖性能,此时供给室内的日供热量、日平均热效率和供暖保证率分别为112.5 MJ、67.6%和90.0%,室内能够达到20℃的设定温度的时间为13 h。     

非接触式太阳能蒸发的模拟与分析

零液体排放是高浓度盐水/废水处理的有效途径，其中非接触式太阳能蒸发是一种近年被提出的全新思路，兼具太阳能利用、结构简单、被动运行和不结垢的优势.针对非接触式太阳能蒸发缺乏有效预测模型用以指导实际装置优化的问题，首次构建了非接触式太阳能蒸发的稳态热阻网络模型，并对其蒸发性能进行了分析.结果显示，作为水体能量来源的辐射传热与空气层传热分别占比54.2%和45.8%,均对蒸发性能有重要影响.空气层厚度增加会对两种传热产生不利影响，10 mm空气层厚度下的蒸发率仅为4 mm空气层厚度下蒸发率的70%.此外，减小蒸汽扩散阻力是提升蒸发率的有效途径，当蒸汽扩散系数从5×10^-6 m²/s增大至2.5×10^-5 m²/s时，蒸发率提升了2倍.     

冷冻水调节模式对冷辐射板性能的影响

通过实验测试,研究冷辐射板表面快结露时,冷冻水阀门调节模式对冷辐射板的防结露效果、制冷能力和室内热舒适性的影响.结果表明:在冷辐射板表面快要结露时,冷冻水阀门通断调节模式下有较好的防结霜效果,但辐射板制冷能力会下降,室内热舒适性变差;冷冻水阀门比例积分微分(PID)调节模式下的供水流速为0.30～0.45 m·s^-1时,冷辐射板既有较好的防结霜效果和制冷能力,又能维持较好的室内热舒适性.     

集热器对太阳能喷射制冷系统性能的影响

采用寿命期性价比对单、双层盖板平板集热器、全玻璃管、热管真空管及CPC聚焦型集热器对喷射式制冷系统的性能影响进行了评价,并与采用设计工况性价比指标的评价结果进行对比分析。结果表明,寿命期性价比评价指标考虑了太阳辐射与气温变化,比设计工况性价比评价指标更全面、更符合实际情况;双层盖板平板集热器用于太阳能喷射式制冷系统,寿命期性价比最优;CPC聚焦型太阳能集热器热性能最优,在相同制冷量下,所需集热面积最小,可节省安装空间。     

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.     

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.     

钢板超快速冷却条件下换热实验研究

采用汽雾射流冷却方式,在射流角为0°~60°时,研究了10 mm厚不锈钢板轧后超快速冷却过程中表面射流流动结构、换热区分布和钢板温降规律,分析了倾斜射流对钢板表面热流密度和冷速的影响.结果表明:射流角通过改变钢板表面滞止区和横向流区面积、水流密度、介质流动形态和流动速度,影响钢板表面换热形式和热流密度分布,进而影响超快速冷却冷速;射流角为30°时钢板平均冷速和临界热流密度均达到最大值,分别为146.5℃/s和2.75 MW/m~2.     

夏热冬冷地区绿化屋顶节能与生态效益研究

【目的】研究夏热冬冷地区绿化屋顶的节能效益,分析包括固碳释氧、空气净化、水源涵养和节能减排4个方面的生态效益。【方法】以无锡地区有无绿化的屋顶为研究对象,对比绿化屋顶的保温隔热及节电效果,并进行屋顶绿化生态效益的量化分析。【结果】在冬季,绿化屋顶内、外表面平均温度比非绿化屋顶分别高2.5 ℃和5.5 ℃,通过屋顶的热流相对减少36.4%,绿化房间空调日平均节电量为0.90(kW·h); 在夏季,绿化屋顶内、外表面平均温度比非绿化屋顶分别低3.1 ℃、5.6 ℃,通过屋顶的热流相对减少48.6%,日平均空调节电量为4.23(kW·h)。计算可得,绿化屋顶每年可节约空调用电量15.39(kW·h)/m²; 佛甲草屋顶绿化可创造的固碳释氧效益为1.887元/(m²·a),净化空气效益为2.45×10^-2元/(m²·a),涵养水源效益为0.957元/(m²·a),节能效益可达到12.875元/(m²·a),减排效益达9.613元/(m²·a),综合生态效益是25.357元/(m²·a),动态投资回收期为7 a。【结论】屋顶绿化在冬季可提高屋顶内外表面温度,在夏季降低屋顶内外表面温度,减少通过屋面的热流,达到保温隔热和降低空调能耗的节能效果。屋顶绿化的生态效益显著,投资回收期短,应予以政策鼓励和支持。     

光热光电喷射-直接蒸发复合制冷系统性能

提出一种以R134a为制冷剂的光热光电喷射-直接蒸发复合制冷系统,以新疆喀什地区的气象参数为输入,结合Trnsys软件进行建筑模拟和系统仿真计算,分析夏季连续典型气象日内系统的运行情况及其性能.结果表明:直接蒸发冷却系统系数COP_m值最大可以达到15.05;COP_m平均值达到12.33;太阳能喷射制冷系统机械COP_m最大为4.97;复合系统的综合机械性能系数COP_m达到8.52;整个夏季完全用机械压缩制冷系统耗电量为1     

全玻璃真空管太阳能水蒸气集热系统实验研究

设计了一种使用全真空玻璃集热管、简化CPC(非追踪式复合抛物线聚光板)集热板和金属换热套管组合的中温太阳能水蒸气集热系统.系统由60个集热单元串联而成,每个集热单元包括简化CPC集热板、全真空玻璃集热管和换热套管三部分,在全真空玻璃集热管和换热套管之间填充了一种高导热性能固液混合型导热介质增强其导热性能.研究了系统的集热性能和天气条件、集热单元级数等不同工况对系统集热性能的影响.实验结果表明:该系统能够获得200℃的高温蒸汽,集热效率达到0.332,表现出优异的集热性能,是一种有工业应用前景的太阳能水蒸气集热器,为将该高温太阳能集热器用于更广阔的领域提供了设计基础.