太阳能-空气源热泵联合干燥系统设计及干燥枸杞的实验研究

为缩短枸杞干燥时间,提高干制枸杞的质量,减少能源消耗,本文提出了一种新型太阳能–空气源热泵联合干燥系统。该系统主要由太阳能集热器和空气源热泵机组等设备组成,可以实现太阳能单独干燥、热泵单独干燥和太阳能–空气源热泵联合干燥三种工作模式。本文根据枸杞的干燥特性,分段设定最佳的干燥温度,进行了热泵单独运行和太阳能–热泵联合运行两种工作模式下干燥枸杞的对比实验。结果表明,干燥50 kg枸杞,太阳能–热泵联合运行比热泵单独运行节省了2.9 kW?h电能,若同时除去系统本身的耗能,节省的电能占热泵单独运行耗电量的29.5%。同时,与太阳能单独干燥相比,太阳能–热泵联合干燥具有较高的除湿能耗比,两者最大差值为0.71 kg/(kW?h)。本文提出的太阳能–热泵联合干燥系统具有提高干燥产品的品质、缩短干燥时间和节约干燥成本等优点,适宜推广。     

太阳能辅助的双源耦合热泵系统制热特性研究

传统空气源热泵在较低环境温度下存在制热量不足和制热效率偏低问题,该文提出一种太阳能辅助的双源双压缩耦合热泵系统,通过集热器将太阳能转化为低温热水以构建太阳能水源热泵单元,利用2台压缩机和1台冷凝器实现太阳能水源热泵单元和空气源热泵单元并联耦合工作。太阳能水源热泵单元和空气源热泵单元既能各自独立运行又能同时运行以满足用户全天候热负荷需求。基于DeST软件评估一个供热期(120 d)郑州某建筑逐时热负荷特性。在建立热力学数学模型基础上编写程序进行新系统循环特性计算和能耗分析,结果表明:双源耦合热泵系统COP_h较传统空气源热泵明显升高;前者日节能率介于1.01%～14.75%之间,在整个供热期总能耗较后者减少8.72%。双源(空气源蒸发器和水源蒸发器)双压缩机并联流程耦合热泵比双源单压缩机串联流程耦合热泵更具有节能优势。     

太阳能与热泵联合干燥茶叶的应用研究

为开发茶叶干燥新方法,利用太阳能集热与热泵联合干燥代替传统的干燥方式,采用相变蓄热和辅助热源保证干燥系统能够全天候工作。使用空气源热泵技术作为太阳能集热系统辅助热源和策略控制,达到节能高效目的。经干燥茶叶试验研究表明,采用相变蓄热太阳能与空气源热泵联合干燥,能够解决干燥系统能量供应的稳定性和经济性问题,整个联合干燥系统与燃煤烘箱干燥相比,节能36.7%~41.1%,节能减排效果显著。从茶叶的干燥特性试验中得出在50~60℃间,均可在8 h内达到所要求的含水率,干燥时间随干燥风温的升高而缩短,干燥后的茶叶质量等级相比同等条件下的传统干燥方式有所提高。     

寒冷地区户用大平板太阳能集热器-空气源热泵系统性能研究

针对太阳能难以单独稳定供暖和空气源热泵供暖成本高的问题，提出空气源热泵辅助太阳能稳定供暖构想，在甘肃省兰州市七里河区魏岭乡绿化村研发搭建大平板太阳能集热器-空气源热泵系统，对比研究晴天、多云和阴天3种典型工况下大平板太阳能集热器的集热效率、太阳能热泵和空气源热泵COP、太阳能保证率、系统总供热量和系统能效比等性能参数。结果表明：晴天、多云和阴天系统集热效率分别为44.9%、38.7%和20.6%,3种工况下太阳能热泵COP均为4.0，空气源热泵COP分别为3.5、3.3和3.1，太阳能保证率分别为38.1%、32.3%和12.9%，系统全天供热量分别为142.52、135.22和120.96 kWh，系统能效比分别为3.5、3.4和2.7。研究结果证明大平板太阳能集热器-空气源热泵系统用于寒冷地区单体建筑供暖的可行性，可为寒冷地区农村单体建筑的供暖提供一种新途径。     

太阳能联合热泵型煤干燥系统设计

为了减少污染降低成本,设计了一套太阳能空气集热器、空气源热泵和热泵蒸汽机组联合干燥系统。通过实验测试和热量衡算后,拟采用400 m~2的空气集热器、8台空气源热泵和3台蒸汽热泵机组即可满足型煤干燥需求。预计改造费用约236万元,投资回收期2.7年;成本由35元/t降低为21.6元/t;年节约标煤2 660 t以上,减排CO_2约6 916 t,减排SO_2约63.84 t,减排NO_x约18.62 t,改造后具有较好的经济效益和环境效益。     

日间供暖太阳能热泵系统负荷分析及面积优化

以青岛市某公司办公楼太阳能热泵系统为研究对象,通过TRNBuild建立建筑模型,仿真分析同一建筑全天供暖与日间供暖热负荷分布特点,针对建筑日间供暖需求建立太阳能-空气源热泵仿真供热系统,利用TRNSYS软件进行供热季仿真模拟,计算日间供暖集热器最佳设计面积。仿真结果表明：相较于全天供暖,建筑日间供暖热负荷波动更为剧烈,最大峰值约为全天供暖的2倍,针对日间供暖设计的太阳能热泵系统在集热器面积为417 m²时运行经济性最佳,系统COP可达4.1,对应太阳能贡献率为24.7%,供暖季相较于传统空气源热泵可节约电能9 091 kW·h。     

基于TRNSYS的空气源热泵辅助太阳能热水系统优化研究

为实现空气源热泵辅助太阳能热水系统中关键参数的优化匹配,基于TRNSYS动态模拟平台建立完整的空气源热泵辅助太阳能热水系统模型。以系统生命周期成本为目标函数,以集热器面积、集热器倾角、水箱容积及热泵功率为优化变量,借助GENOPT软件调用Hooke-Jeeves算法对系统各变量进行同步优化,并对各优化变量进行敏感性分析。以西昌市某学生宿舍的空气源热泵辅助太阳能热水系统为研究对象进行优化。研究结果表明,优化后的COPsys普遍提高,系统性能得到明显改善,系统全年运行费用缩减,全年节电率高达9.11%。并在此基础上提出关键参数的推荐匹配原则:单位集热面积水箱容积为70 L/m~2,单位集热面积热泵功率为60 W/m~2,最佳集热器倾角为φ-6°(φ为当地纬度)。对空气源热泵辅助太阳能热水系统进行设计时,可依据以上匹配原则对热泵功率、集热器面积、水箱容积、集热器倾角按照先后顺序进行优化。研究结果可为空气源热泵辅助太阳能热水系统的优化设计提供理论依据。     

太阳能-土壤源热泵联合供暖系统优化研究

针对严寒地区的气候条件,选取哈尔滨地区某居民住宅小区作为研究对象,利用TRNSYS软件对太阳能-土壤源热泵联合供暖系统(SGCHP)进行计算分析。结果表明:太阳能-土壤源热泵联合供暖系统中太阳能集热器对热泵机组的进水温度和COP以及节电量等方面有改善作用;对太阳能-土壤源热泵联合供暖系统中太阳能集热器面积与地埋管管长的最佳配比的优化结果表明,1 m~2太阳能集热器可保证17～27 m长的地埋管取热平衡。并继续模拟了沈阳地区,并以哈尔滨地区为基准,给出严寒地区该参数的推荐值。     

基于R1234yf和R134a制冷剂的太阳能-空气源复合热泵性能对比

随着化石能源的过度消耗与环境问题日益加剧,发展清洁可再生能源势在必行。针对太阳能-空气源复合热泵系统性能进行分析,结果表明:模式二时,太阳能热泵系统与空气源热泵系统的COP分别为6.55和4.81;平板式太阳能集热器的热效率高达67.86%;在相同制热功率条件下,与模式一相比,模式二时空气源热泵耗功平均降低87.81%,太阳能热泵耗功平均降低16.17%;采用R1234yf的系统耗功比R134a系统高2%~3.17%,但R1234yf的温室效应值极低。     

太阳能联合空气源热泵系统温室供热实验研究

在西安地区一座日光温室中采用太阳能联合空气源热泵供热系统进行对比实验研究,比较太阳能联合空气源热泵系统改善温室内的温度、湿度及土壤温度等环境因素,分析评价太阳能联合空气源热泵系统在日光温室冬季应用的效果。实验结果表明:太阳能联合空气源热泵供热系统不仅可明显提高温室内的空气温度和土壤温度,还可有效降低温室内的湿度;在实验天气条件下,热泵单独供热时,系统的COP为2.2~3.5;太阳能联合空气源热泵供热时,系统的COP为2.9~6.0;相比于阴天工况,晴天条件下,太阳能蓄热供热时间较长,热泵补充供热时间缩短,系统COP较高。     

太阳能与空气源热泵联合供热水系统控制策略的研究

以长沙地区某宿舍建筑为例,基于TRNSYS软件建立了太阳能与空气源热泵联合供水的双水箱系统数学模型,模拟不同季节水箱内的水温变化及运行能耗特点,利用正交试验法分析集热器的质量流量、热泵启停温度和供水负荷等因素对系统运行能耗的影响,并与传统的双热源单水箱系统进行比较。结果表明:影响系统能耗大小的显著性因素,在夏季时为恒温水箱进水温度,在冬季时为热泵启停温度;与单水箱系统相比,双水箱系统运行能耗更低(夏季可降低45%、冬季可降低9.5%)。研究结果对指导太阳能热水系统的设计和优化控制具有重要意义。     

非晶硅太阳能光伏/光热空气集热器性能对比实验研究

文章设计了新型非晶硅太阳能PV/T空气集热器,该空气集热器能够解决传统太阳能PV/T热水器在高温波动情况下,晶硅电池热应力大的问题,同时避免了冬季管道发生霜冻的现象。文章通过实验对比,分析了非晶硅太阳能PV/T空气集热器、单独非晶硅光伏电池和传统太阳能空气集热器的能量效率和[火用]效率的差异。分析结果表明:非晶硅太阳能PV/T空气集热器的平均热效率为45.70%,比传统太阳能空气集热器的平均热效率降低了约25.88%;当空气质量流量增大至0.048 kg/s时,非晶硅太阳能PV/T空气集热器中的非晶硅光伏电池的平均电效率高于单独非晶硅光伏电池,它们的平均电效率分别为4.70%,4.54%;非晶硅太阳能PV/T空气集热器的总[火用]效率高于传统太阳能空气集热器的热[火用]效率和单独非晶硅光伏电池的电[火用]效率,非晶硅太阳能PV/T空气集热器总[火用]效率最大值为7.14%。文章的分析结果为非晶硅太阳能PV/T空气集热器的推广提供了参考。     

太阳能-热泵木材干燥系统

一干燥系统原理太阳能 热泵木材干燥系统主要由四部分组成 ,即太阳能加热系统、干燥室、热泵除湿机（干燥机）和微机监测与控制系统。木材干燥系统的供热与湿空气的排湿由太阳能加热系统和热泵除湿机二者配合起来完成。二者既可单独使用 ,也可联合使用。如果天气晴好 ,气温高 ,则可单独使用太阳能加热系统 ;天气不好或夜间 ,即可由干燥机来承担木材干燥的供热与除湿任务。太阳集热器为拼装式平板型空气集热器 ,它采取阵列形式布置 ,可以根据需要拼装成任何采光面积 ,安装维修都很方便 ;干燥室为金属型结构 ,外砌砖墙 ,内贴铝板 ,中间衬以保…     

太阳能与空气源热泵联合供暖系统容量匹配及运行优化

针对川西藏区民居使用太阳能与空气源热泵联合供暖问题进行系统容量匹配及运行优化研究。建立太阳能与空气源热泵并联供暖系统的容量匹配及运行优化模型,以系统生命周期成本最小为优化目标,以集热器面积、热泵容量、水箱容积、热泵启停温度、热泵启停温差为优化变量,采用遗传算法进行同步优化计算。以甘孜地区为计算案例进行优化计算,结果表明:单一运行优化节能效果显著,与设计方法相比,运行费可节省19.0%,系统COP提高24.3%,热泵平均COP提高10.7%;在系统20 a寿命周期内,同步优化方法下总投资最低,与设计方法、单一运行优化和单一容量匹配相比,其总投资分别降低19.1%、11.4%和15.6%。甘孜地区并联供暖系统应以热泵为主,推荐太阳能保证率为16%,给出了优化匹配容量及运行控制策略。     

PCM空气式太阳能干燥在茶叶加工中的应用

介绍了云南普洱市的某茶业公司PCM空气式太阳能一热泵联合干燥房建设及应用实例。普洱茶传统加工工艺采用燃煤蒸汽锅炉进行茶饼烘干处理,现进行技术改造,采用节能环保的PCM空气式太阳能热泵干燥系统代替现有的燃煤锅炉干燥系统。通过PCM空气式太阳能集热系统,将太阳能转换热能。以空气为换热介质与空气式太阳能集热器进行换热,通过循环风机直接将热风通入到烘房内提供物料干燥热量需求;当太阳能不足时,启动空气源热泵系统。对该工程的设计方案并及干燥系统工作原理进行了详细介绍,从干燥系统运行过程中采集数据进行分析计算,计算结果表明本干燥系统节能效果明显。这些数据对目前高效利用太阳能进行商业干燥设计参数的选取,以及太阳能干燥系统的优化设计具有重要借鉴意义。     

高原地区空气源热泵及辅助热源复合系统能耗研究

高原地区空气源热泵系统供暖时应考虑设置辅助热源进行补充,常用的辅助热源包括太阳能集热器、电加热器、燃气锅炉供暖等。文章采用负荷频率法,对高原地区空气源热泵供暖系统,及采用不同辅助热源供暖的复合式系统等4种供暖方案的能耗和热源利用效率进行了对比研究,结果表明:采用空气源热泵+太阳能集热器供暖能耗明显小于其他方案,又充分利用可再生能源,为最优化运行方案;采用单纯空气源热泵机组供暖受到室外低温的影响,设备性能显著下降;采用空气源热泵+燃气锅炉供暖,节电但不节能,一次能源利用率较低,节能效益亦低;采用空气源热泵+电加热器供暖,二次能源利用率低,节能效益亦低。     

太阳能-空气源双能源复合供暖在严寒地区农村住宅中的应用研究

针对空气源热泵热风机在室外低温环境下供暖性能衰减，导致室内冬季供暖效果变差等问题，为充分发挥资源优势，提出了一种太阳能-空气源双能源复合高效集成装置，实现了太阳能集热器与低温空气源热泵热风机联合供暖。介绍了该集成装置的技术原理和控制策略，通过TRNSYS软件对该集成装置在哈尔滨地区农村住宅的供暖效果进行了研究，并对该集成装置供暖和低温空气源热泵热风机单独供暖的效果进行了对比分析。研究结果表明：太阳能-空气源双能源复合高效集成装置实现了太阳能与空气源两种能源更为合理的供暖时段匹配。在整个供暖季，与低温空气源热泵热风机单独供暖相比，该集成装置的供暖效果更好且能耗更低，其系统总能耗降低了2034.8 kWh，制热能效比提升了35.06%。     

广东地区太阳能-空气源热泵复合系统供暖供生活热水实验研究

构建了一种太阳能-空气源热泵复合供热系统,在广东地区冬季的晴天和全阴天进行供暖供生活热水实验测试。针对办公建筑供暖供生活热水需求,定时间段供生活热水同时进行供暖实验。实验结果表明:晴天热泵相较于全阴天工况节电1.16 kW·h,供热效果优于全阴天工况,太阳能-空气源热泵复合供热性能相较于单独的空气源热泵更有显著优势;太阳能-空气源热泵复合系统供暖供生活热水期间,复合系统COP_(sys)平均值为4.71、波动范围在4.20～5.38,空气源热泵系统COP_(hp)平均值为4.60、波动范围在4.08～5.10。     

严寒地区多源互补清洁供热系统研究现状及展望

为了解决严寒地区供热结构单一及远离城市集中供热的建筑供暖问题,实现热泵及太阳能清洁能源的推广应用,对近年来严寒地区清洁供热系统的研究与应用进行总结,分析目前存在的主要问题。在研究总结空气源热泵、土壤源热泵、太阳能集热器及多热源联合运行方案及节能效益的基础上,探讨严寒地区多源互补供热系统的构建基本思想,为今后该地区热泵与太阳能供热系统设计和应用提供参考。     

非成像聚光太阳能集热器供暖应用研究

基于非成像聚光集热器的太阳能供暖系统相比于传统的供暖系统具有突出的优势,非成像聚光集热器集三种常见集热器(平板型、真空管、聚光集热器)优点于一身。文中详细介绍了非成像聚光太阳能集热器的运行原理及特点,并对其性能进行了测试分析,该集热器的时间常数为450 s,最大瞬时效率为59. 31%。同时结合典型的工程应用案例对非成像聚光太阳能集热器+电辅热及非成像聚光太阳能集热器+空气源热泵供热系统分别进行了分析和总结。