蓄能型太阳能热泵系统中复合材料蓄热过程研究

设计了一种分季节蓄能型太阳能热泵热水系统,集太阳能集热容器、相变储能容器、热管于一体,利用Fluent软件对蓄能型太阳能集热器开展了数值模拟,使用Solidification/Melting和VOF模型模拟癸酸/62#石蜡复合相变材料蓄热过程,并采用Boussinesq近似法考虑了自然对流的影响. 结果表明,在集热器内只充灌单一相变材料不能满足不同季节蓄能型热泵系统的供热水需求. 由癸酸和62#石蜡组成的复合相变材料在蓄能过程中出现了两个相变温度,分别在32.66 ℃和59.45 ℃,可以满足本系统不同季节的蓄热需求. 蓄热过程中,由于癸酸和62#石蜡本身密度差以及浮升力的影响,真空管纵向截面出现了温度分层现象. 结果可为复合相变储能材料的推广应用提供可靠的理论依据.     

内插热管式太阳能集热器内相变材料的蓄热/释热特性研究

提出一种蓄能型内插热管式太阳能集热器,在太阳能真空管和振荡热管蒸发段之间充灌相变材料,提高集热器的瞬时集热效率. 利用Gambit软件建立内插热管式太阳能集热器的三维模型,基于FLUENT软件的凝固/熔化模型,以癸酸(CA)为相变材料进行模拟研究,采用Boussinesq近似法对比分析了考虑浮升力前后的真空管内温度场分布、液化率、不同测点的温度曲线的变化,探究了浮升力对集热器内蓄热/释热过程换热规律的影响. 结果表明,相变材料熔化过程中浮升力起着至关重要的作用,使得真空管内顶部的升温速度快于底部. 而凝固过程中浮升力的影响可以忽略不计. 蓄热过程中集热器内相变材料在轴向上的传热方式,固态显热和相变蓄热阶段以导热为主,液态显热蓄热时以对流传热为主,而在径向上始终以导热为主.     

蓄能供热型太阳能集热器结构优化

提出一种蓄能供热型太阳能集热器,将太阳能真空集热管、重力热管蒸发段、热泵蒸发器和相变材料集于一体,可有效克服太阳辐射波动性影响,结构紧凑,集热效率高. 利用FLUENT软件模拟研究蓄能供热型太阳能集热器内相变材料的蓄放热特性. 对比分析集热器内不同结构:重力热管蒸发段和蒸发器管路采用并排布置或三角布置时相变材料的温度场和速度场,结果表明,并排布置方式优于三角布置方式,相变材料完全熔化时间可缩短22.6%,完全熔化时相变材料储存的热量更多. 研究集热器倾斜角度对相变材料蓄热/释热过程的影响,结果表明,蓄热过程倾斜放置比竖直放置时相变材料的完全熔化时间缩短了约28%,而释热过程完全熔化时间不受倾斜角度的影响. 最后研究了相变材料的相变温度和相变潜热对相变过程的影响,结果表明,在能够满足相变材料蓄热所需的相变温度范围内,应选取相变温度较低、相变潜热较大的相变材料.     

建筑一体化的蓄能型太阳能热泵热水器初步研究

针对普通太阳能热水器在夜间和连续阴雨天无法正常工作的状况,提出了一种新型的建筑一体化蓄能型太阳能热泵热水器.蓄能型振荡热管太阳能集热器基于振荡热管作为热传递媒介,将瞬时太阳能或者集热器中相变材料储存的太阳能传递给热泵系统蒸发器,并利用热泵循环加热热水,用以提供生活热水.对系统进行相变材料的选择和蓄能特性的分析.以南京冬季为例,开展了建筑一体化的蓄能型太阳能热泵热水器节能特性理论计算,结果表明该热水器在节能和减少污染物排放方面都优于目前市场上的热水器.在建筑物密集化、单位居民住宅太阳能辐射占有率较低的情况下,建筑一体化的提出将节约空间,减少能源消耗和污染物排放,具有十分广阔的应用前景.     

一种蓄能型一体化太阳能热泵热水器性能分析

提出了一种新型的集热／蓄能／蒸发一体化太阳能热泵热水器．该系统将太阳能集热器、蓄能容器以及热泵系统的蒸发器集于一体,减少了现有蓄能型太阳能热泵系统多级中间换热的热损失及制造成本．在集热／蓄能／蒸发器中加入相变材料,以固～液相变潜热对太阳能进行储存,利用太阳能作为热泵的低温热源制得热水,将显著提高热泵的制热效率,同时有效解决太阳能的间歇性所带来的系统运行不稳定问题．虽然初投资费用有所提高,但是该系统无论是在节能还是在节约运行费用方面都优于市场上的各种热水器,和现有的蓄能型太阳能热泵热水器相比则降低了成本,简化了系统,提高了运行可靠性,具有十分广阔的应用前景．     

一体化太阳能热泵热水器运行特性的实验研究

介绍并研究了一种新型集热／蓄能／蒸发一体化太阳能热泵热水器系统（SHPWHICSE）．该装置将真空管集热器、蓄能容器和蒸发器集于一体,通过相变潜热吸收并储存大量太阳能．根据相变材料（石蜡）在吸、放热过程中温度的变化计算蓄热量,确定相变材料中储存的热量能够满足系统热负荷．定义了一体化太阳能热泵系统的得热效率,并和直膨式太...     

主动式太阳能建筑在西北地区的应用前景

太阳能建筑是当前人居环境科学领域的研究热点之一。广大西北地区太阳能资源非常丰富,通过热管集热器的运用,相变材料蓄热,电辅助热源,自动控制系统的成熟及太阳能热泵采暖系统等一系列新型技术措施,主动式太阳能采暖系统是可以使室内保持稳定、舒适的温度。因此,主动式太阳能建筑在西北地区具有良好的应用前景。     

太阳能蓄能/蒸发/集热器性能研究

提出了一种新型的太阳能蓄能/蒸发/集热器,建立了蓄能/蒸发/集热器的相变传热数学模型,得到了充灌石蜡或癸酸的蓄能/蒸发/集热器在蓄能过程中温度场和液化率随时间的变化规律.在南京地区春季典型工况下对充灌水、癸酸或石蜡作为蓄能材料的太阳能蓄能/蒸发/集热器管内温度进行了实验对比研究,结果表明充灌石蜡或癸酸等相变材料,可将白天的太阳能储存下来在夜间利用.并对充灌三种介质的蓄能/蒸发/集热器瞬时集热效率随太阳辐射的变化规律进行了研究,分别拟合得到了瞬时集热效率公式,结果表明充灌石蜡的太阳能蓄能/蒸发/集热器瞬时集热效率最高.     

新型蓄能砂浆在地板供暖系统中的应用研究

相变蓄能技术是近年来材料领域新兴的研究热点,该技术对建筑节能、解决能源紧张有着重要的研究价值.文章将硅藻土和膨胀石墨作为吸附基体,吸附适合相变点的石蜡相变材料,制成三元复合相变蓄能材料掺入水泥砂浆中,并以火电厂炉渣代替黄砂作为砂浆中的细骨料,制成轻质高强蓄热地板,同地暖系统相结合,并利用太阳能或者工业废热等清洁能源对相变材料进行间歇式蓄热,以达到节能环保的功效.对制成的相变蓄能地板模型进行热工性能模拟的试验结果表明:相变蓄能地板具有良好的蓄热能力和经济环保效益,可以作为今后南方冬季取暖的一条有效途径,以缓解南方因采用集中供暖而造成能源紧缺的问题.     

太阳能集热器、空气能热泵及相变蓄能装置一体化控制的研究

系统采用太阳能集热器与大水箱温差循环的方法进行热量交换,利用空气能热泵作为辅助能源,以石蜡作为相变蓄能材料储藏热量。系统的控制部分采用超低温保护和系统排空双保险的方法,确保在寒冷北方地区使用;太阳能集热器采用串联360。万能角度强制循环系统,连接循环管道少、热损小、系统热效率高,安装场地适应性强,运营成本低。通过运行验证,系统达到了热交换充分、节能高效、能源互补及时到位、适用地区广泛的目的。     

膨胀石墨/石蜡定形相变蓄热太阳能集热器传热行为模拟分析

太阳能光热利用是解决能源危机及环境问题的有效途径之一.基于高导热定形相变材料的太阳能集热器可以实现集热、热量输运及储能于一体,有效实现高效太阳能光热利用.以石蜡(PA)为相变储能材料,膨胀石墨(EG)作为支撑材料及导热和光吸收添加剂,制备了兼具高效光热转换、快速热量输运和高密度能量储存的EG/PA定形相变材料用于蓄热太...     

太阳能跨季节储热耦合热泵系统性能影响因素分析

通过建立太阳能跨季节储热耦合热泵系统物理模型和非稳态传热数学模型,利用VisualBasic软件对太阳能跨季节储热耦合热泵系统性能进行了仿真模拟,并对集热器循环水泵启动温度、储热时间段、水箱容积与集热器面积比(V/A)和地下储热循环水泵启动温度等因素对系统性能的影响进行了模拟计算与分析.研究结果表明,在进行太阳能跨季节储热耦合热泵系统设计和系统运行性能分析时,需要综合考虑上述因素的优化配置,以此才能保证系统运行可靠、经济和节能.     

主动式太阳能供暖系统保证率定量分析

目的研究主动式太阳能供暖系统在南墙布置太阳能集热器时,布置率和蓄热水箱客积对太阳能供暖保证率的影响,从而实现太阳能的有效利用．方法以沈阳地区的某住宅为研究对象,采用DeST—h软件建立一个六层的仿真模型,对建筑全年的供暖能耗进行动态模拟,分别计算不同集热器布置率和蓄热水箱容积下的太阳能利用总量,对计算结果进行分析得到太阳能供暖保证率．结果当集热器的布置率达到80％时,太阳能保证率可达到29．56％;当集热器的布置率为30％时,太阳能保证率可达到11．03％．结论在满足建筑条件限制的情况下尽量增大集热器布置率,在满足蓄热情况下尽量选取小容积蓄热水箱,具体可以根据计算出的适宜的蓄热水箱容积选取．     

Numerical simulation and experimental verification of solar seasonal soil thermal storage

To analyze the characteristics of solar seasonal soil thermal storage in a solar-ground coupled heat pump system (SGCHPS) in severe cold area,the software FLUENT was used to establish the three-dimensional unsteady state fluid-solid coupling mathematical model of multi-well ground heat exchanger (MWGHE).The User-Defined Functions (UDF) of solar collector and plate heat exchanger were written and dynamically loaded into the model of MWGHE as the boundary conditions.In this way,the dynamic simulation of solar seasonal soil thermal storage was realized.The comparison of simulative and experimental results showed that the overall variation trend of simulative and experimental values achieves a good agreement with time;the relative errors of simulated parameters are all in the allowable range.Therefore,it can be obtained that the models established can be applied in the investigation of performance of solar seasonal soil thermal storage.At the same time,it provides a theoretical basis for the study of heating in SGCHPS and soil heat balance analysis after long-time thermal storage and extraction.     

Simulation of embedded heat exchangers of solar aided ground source heat pump system

Aimed at unbalance of soil temperature field of ground source heat pump system, solar aided energy storage system was established. In solar assisted ground-source heat pump (SAGSHP) system with soil storage, solar energy collected in three seasons was stored in the soil by vertical U type soil exchangers. The heat abstracted by the ground-source heat pump and collected by the solar collector was employed to heating. Some of the soil heat exchangers were used to store solar energy in the soil so as to be used in next winter after this heating period; and the others were used to extract cooling energy directly in the soil by circulation pump for air conditioning in summer. After that solar energy began to be stored in the soil and ended before heating period. Three dimensional dynamic numerical simulations were built for soil and soil heat exchanger through finite element method. Simulation was done in different strata month by month. Variation and restoration of soil temperature were studied. Economy and reliability of long term SAGSHP system were revealed. It can be seen that soil temperature is about 3 ℃ higher than the original one after one year’s running. It is beneficial for the system to operate for long period.     

太阳能-土壤源热泵系统仿真建模及运行研究

基于太阳能-土壤源热泵系统各部件之间的耦合关系,建立了太阳能-土壤源热泵系统中热泵机组、地下埋管换热器、太阳能集热器及蓄热水箱等各组成部分的仿真模型,对某一实际工程应用DeST软件计算建筑物负荷,并建立了太阳能-土壤源热泵系统的模型,分析研究了该系统在动态和静态两种运行模式下的性能特征,并得出两种运行状态下系统平均制热性能系数COPh值分别达到3.5和2.98.