基于CFD的太阳能辅助地源热泵系统土壤热环境分析

针对地源热泵长期供暖工况运行引起的土壤冷堆积问题,采用太阳能集热面积与建筑冬季供暖热负荷之比k描述。理论与数值模拟结果表明:系数k可以作为合理选择太阳能集热面积的主要依据之一;给出以太阳能集热作为补热热源、改善土壤热环境的原理方法。以系统一年的补热与无补热运行工况为研究对象,采用CFD数值模拟方法,对太阳能辅助地源热泵联合供暖系统进行土壤热平衡分析。研究结果表明:在非供暖季节采用太阳能集热对土壤补热,是改善土壤热环境品质、提高地源热泵系统性能系数的有效方法之一。     

土壤排取热量不均衡地区地源热泵系统应用研究

对于土壤排取热量不均衡地区,地源热泵应用过程中常会出现土壤热失衡问题,该问题严重制衡了地源热泵系统在该地区长期高效稳定运行。针对此类地区土壤排取热量严重失衡的特点,同时基于土壤排取热量平衡的理念,提出太阳能对土壤进行全年补热的地源热泵—太阳能耦合系统,并通过一个典型工程案例对地源热泵—太阳能耦合系统的设计思路、技术方案、运行策略、经济性能等方面进行了分析与研究。结果表明,相比于常规能源系统,本项目地源热泵—太阳能耦合系统每年可节能308万kWh,节约运行费用47.64万元,节能率达72.13%,节能减排及环境、社会效益非常显著,以期为土壤排取热量不均衡地区地源热泵系统的相关研究及其工程应用提供参考。     

某办公楼地源热泵空调系统设计与总结

在上海及其周边地区，建筑物夏季空调冷负荷大于冬季热负荷，地源热泵埋管的区域存在热积累，出现严重的冷热负荷失衡，导致土壤温度逐年升高，影响系统长期运行效能。采用辅助冷却复合地源热泵系统，能很好地解决土壤热平衡问题，同时也可有效降低系统（地下埋管）投资，提高系统的运行节能效果。夏季普通冷负荷时，完全依靠地源热泵供冷；夏季冷负荷较大时，即空调主机冷凝出水温度达到37℃时启用辅助冷却装置，使辅助冷却装置和地源热泵机组联合运行。     

关于住宅用空气源热泵空调、供暖与热水设计要素的思考

本文对目前家用空气源热泵空调、供暖与热水系统设计过程中的问题进行了探讨:指出家用空气源热泵空调系统的设计应该更加注重节能性,强调气流组织和湿度控制的重要性,满足人们全年生活的热舒适性要求;提出了针对气候特征的空气源热泵热水器控制策略以及合理评价冷凝热回收空调系统;分析了通过采用小温差末端实现空气源热泵高效舒适供暖来解决夏热冬冷地区冬季供暖的可行性,进而提出了空气源热泵冷热水系统一机多能的系统方案。在此基础上提出通过出台相关标准规范、优化系统的关键参数、研发气候适应性热泵技术,可以有效解决我国大多数地区的供暖和空调问题,促进产业革新与升级。     

复合式地源热泵系统三维非稳态数值模型研究

在冬冷夏热且夏季冷负荷远大于热负荷地区常采用复合式地源热泵系统,其中控制策略存在极大优化空间。当需要获得地下土壤温度分布,或将地下某点参数作为系统运行模式的控制参数时,就需要建立精确可靠的三维非稳态模型。利用FLUENT软件建立带有冷却塔的三维非稳态复合式地源热泵系统数值模型,详细介绍热泵机组,土壤换热器,冷却塔,板式换热器等主要部件的建模过程,对系统设计及运行控制策略研究提供极大帮助。     

地源热泵系统在上海地区学校建筑中的应用

上海地区学校建筑空调系统可以以土壤作为热源/热汇。针对学校案例分析介绍地源热泵系统流程、系统的控制及经济性等,认为地源热泵空调系统应该与生活热水系统相结合,并综合考虑冷热平衡问题。     

复合式地源热泵系统及运行控制模拟分析

提出复合式地源热泵系统的顺序控制法与湿球温度控制法,建立了基于 TRNSYS 的复合式地源热泵系统及其控制系统模拟平台。以郑州某建筑复合式地源热泵系统为研究对象,并对该系统在不同运行控制下的运行及能耗进行动态模拟。模拟结果表明对于该地源热泵系统,采用湿球温度控制法并选定合适的湿球温度能保持土壤的热平衡性并且减少系统能耗。     

空气与土壤复合源热泵在北方地区的匹配设计模拟分析

空气与土壤复合源热泵系统通过空气换热器实现了间接空气源热泵模式与补热模式,可补偿取、放热量的差值,解决土壤源热泵系统在我国北方地区长期运行产生的土壤热不平衡问题。为能够在保障供暖效果的前提下最大限度地降低地埋管数量,本文以我国5个北方城市的住宅为例,在TRNSYS平台上建立了空气与土壤复合源热泵系统的仿真模型,对地埋管和空气换热器的匹配设计进行了研究,并对减少地埋管数量后的复合源热泵系统的应用效果进行了模拟分析。结果表明:复合源热泵系统在哈尔滨、长春、沈阳、北京、济南的地埋管数量最大减少比例为29%~43%,每延米地埋管需对应匹配0.029~0.050 m²的空气换热器面积;减少地埋管数量后的复合源热泵系统在长期运行中可维持土壤温度稳定,其十年总费用节省率为12.6%~25.3%。     

土壤源热泵系统热回收运行性能分析

通过土壤源热泵系统的运行性能分析,认为采用系统热回收的方案,夏季既能减少向地下排放热,又能提高冷水机组的工作效能;春、秋季节地下换热器的换区运行,能平衡各井区被吸收的热量,还能使各井区得到较长间隙的恢复;冬季因系统热回收运行,地下换热器出水大于16℃,使空调机组与热水机组的工作效率高且稳定.     

土壤源热泵系统土壤热平衡的评价方法研究

为了使土壤源热泵系统能够长期高效的运行,需要保持土壤以年为周期的热平衡,必要时需添加辅助冷热源。本文提出了一种土壤热平衡的评价方法,给出热平衡方程,并定义土壤年热平衡率,得出土壤热平衡点Δ_g~0,浮动范围80%Δ_g~0~120%Δ_g~0,其上下限分别对应冷临界地区和热临界地区。根据示范工程所做出的蓄热、供热、供冷实验数据,得出了系统的热平衡点为80%、浮动范围为65%~95%,这可作为衡量土壤热平衡的指标,并可评价得出太阳能季节性蓄热土壤源热泵(GCHPSSHS)系统适用于我国的严寒地区以及部分寒冷A区。基于年热平衡率的土壤热平衡评价方法可以分析添加辅助冷源和热源的土壤源热泵系统的土壤热平衡问题,并可用于评价系统的地区适用性,设计能保持土壤热平衡的高效系统。     

岩土热响应测试及应用中的问题探讨

岩土热物性参数是地源热泵系统设计的重要基础依据,其准确程度决定着地源热泵系统运行的可靠性和经济性。本文介绍了岩土热物性测试设备构成及数据处理模型,并对热响应测试的某些问题进行了讨论。热响应测试是地源热泵工程应用的基础工作,具有重要意义。目前仍需要对其计算模型、测试方法及装置进行研究。     

地源热泵间歇运行方式对地温恢复和机组能效的影响研究

优化地源热泵的运行管理策略,降低土壤热不平衡对地源热泵机组性能的影响,是保证地源热泵机组长期稳定高效运行的重要措施.以天津市某办公楼的地源热泵系统为研究对象,对其多年运行之后的土壤温度变化和系统能效变化进行了模拟分析,分析比较了不同间歇运行方案下得到的土壤温度和热泵机组能效的变化.结果表明,地源热泵机组连续运行30年时,土壤温度受热不平衡的影响,呈逐年波动式上升,前15年上升幅度较大,后15年增幅较缓.地源热泵系统间歇运行将有利于地温的恢复,机组的启停比对地源热泵系统土壤温升的累计影响显著大于运行起止时间对土壤温升的影响.研究结果可为地源热泵系统的运营管理提供重要参考与借鉴.     

地源热泵系统的热响应测试的研究进展

近年来,地源热泵技术因其节能与环保优势得到广泛应用,地下岩土热物性参数是影响地源热泵系统设计与运行的重要因素,其参数的确定也是地源热泵技术领域的难点之一。本文综述地源热泵系统的热响应测试的理论基础、测试方法、实验数据处理及其研究发展现状,以期为地源热泵系统的热响应测试研究与应用提供借鉴与参考。     

地源热泵在川西北地区的应用研究

地源热泵是利用地表浅层土壤能量（地下水、土壤或地表水）作为冬季热泵热源供暖和夏季冷源进行空调的系统,地源温度全年相对稳定的特性使得地源热泵比传统空调系统运行效率要高。该文对就地源热泵技术作了简单介绍,对主要的热泵供热形式,特别是地源热泵的技术特征、适用范围和经济性作了较详细的介绍,并对其在川西北地区实际应用中存在的问题进行探讨。     

热电比拟法测定土壤热物性的实验研究

基于热电比拟分析的理论,建立了地源热泵土壤热物性热电比拟的测试模型,并搭建了地源热泵土壤热物性测试实验台;对实验数据进行分析后,得出了西安地区土壤热物性参数的数据,验证了热电比拟模型测试土壤热物性参数的准确性。文中提出的热电比拟模型为土壤热物性测试提供了一个新的途径,对地源热泵的推广有积极的意义。     

热回收效率对排风热回收式热泵性能的影响研究

排风热回收式热泵因具有结构紧凑,节能环保等优点,在北欧等国家得到一定的推广。排风热回收式热泵主要分为单级和双级热回收式热泵,而热回收装置作为双级热回收式热泵的重要部件,其热回收效率会影响到整个热泵系统的性能。通过TRNSYS对双级热回收式热泵在重庆冬季的运行情况进行了模拟,并与常规空气源热泵和单级热回收式热泵进行了对比。结果表明,双级热回收式热泵机组的性能系数随着热回收的效率升高而降低,且介于单级热回收式热泵和常规空气源热泵的性能系数之间,而双级热回收式热泵系统的性能系数则随热回收的效率升高而升高,在热回收效率为0.6的情况下,系统的性能系数为5.262,相较单级热回收式热泵和常规空气源热泵的性能系数,能效分别提升了31.29%和83.22%。     

太阳能-土壤源热泵联合供能系统的研究进展

随着能源消耗所带来的环境污染越来越严重,可再生能源技术得到日益广泛的应用。其中土壤源热泵和太阳能光热技术得到迅速发展,将太阳能和地热能联合开发利用是新能源发展的方向之一。本文分析太阳能热利用系统、蓄热系统以及太阳能-土壤源热泵联合供能系统的发展现状及性能指标。指出太阳能-土壤源热泵联合供能系统主要有串联、并联和混合连接3种运行方式;影响太阳能-土壤源热泵联合供能系统性能的主要因素有太阳能集热器面积、土壤热物性、联合系统控制策略等。研究表明,联合供能系统是一种比单一热源(如太阳能、地热能)热泵系统更高效、经济的能源利用模式。     

地源热泵在青川某交流中心应用的可行性研究

地源热泵是一种节能环保的可再生能源利用技术,其应用具有地域性,应该根据地区的具体地理条件,经过具体分析进行合理利用。根据青川某交流中心项目地下换热测试,对地埋管换热器系统进行了热响应测试和分析,根据工程情况和热响应测试分析结果,对该项目进行了地源热泵系统的方案设计,并将该项目采用地源热泵系统与采用常规空调系统进行了经济效益和环境分析比较,可以看出地源热泵在本项目应用的可行性,并值得该地区推广。     

复合式地源热泵系统的回顾与发展

在冷负荷占优地区,采用冷却塔辅助地源热泵系统(复合地源热泵系统)可以有效地缓解单一地源热泵系统长期运行所带来的土壤温升问题,目前研究较多。首先回顾了地下埋管换热器的理论模型,并对常用的六种模拟软件进行了比较。综合复合式地源热泵系统的国内外的研究现状,重点对复合地源热泵系统的运行策略进行了对比分析,并提出了新的设想,以期对复合式地源热泵系统的合理应用和科学发展提供支持。     

某医院污水源热泵系统应用分析

基于某医院项目中污水废热的回收利用,分析医院污水水质特征,阐明污水源热泵系统用于生活热水预热的技术可行性;参考同类项目中污水全年温度变化曲线,以某热泵产品运行参数为依据对该技术方案进行全年能耗计算分析,并与传统燃气锅炉供热系统进行经济性对比。结果表明,医院采用污水源热泵系统预热生活热水具有较大的节能优势和经济性。