并联式太阳能空气能仿真系统的优化设计及分析

并联式太阳能空气能复合系统仿真系统的搭建运行中,集热器面积是根据全年采暖季中最大瞬时负荷选取的,还有部分数据是根据经验值设定,为了进一步优化集热器面积和集热器侧的控制策略,降低系统的初投资和运行费用,本文将运用TRNSYS中的TRNOPT优化模块,得出系统在运行十五年的综合费用最低的集热器面积和集热器侧的控制策略。研究成果对于山东省农村地区清洁供暖具有一定的指导意义。     

寒冷地区空气源热泵耦合太阳能集热器系统供暖季运行能效评价

近年来寒冷地区空气源热泵热水器使用逐渐增多,多能联合分户供暖系统陆续出现。目前热泵热水器产品的能效采用瞬时COP表示,寒冷地区供暖季环境温度波动较大,空气源热泵系统在变工况下运行时难以用瞬时COP来表示其实际的运行能效。试验以空气源热泵与太阳能集热器耦合系统为测试平台,分别测试分析空气源热泵热水器单独供暖和空气源热泵耦合太阳能集热器系统在寒冷地区供暖工况下的制热情况。结合整个供暖季气象数据和建筑供暖负荷,计算得出供暖工况下单空气源热泵热水器运行季节能效系数SPFh为2.48,空气源热泵耦合太阳能集热器运行季节能效系数SPFs为2.70,太阳能集热器使系统供暖季节运行能效提高了8.9%。     

空气源热泵耦合太阳能集热器运行能效评价

寒冷地区冬季气温低,供暖系统尤为重要,近几年伴随着能源技术的成熟,空气源热泵开始得到广泛应用。在单一供暖系统的基础上,也出现了多能联合分户供暖系统,其中比较常见的有空气源热泵与太阳能集热器联合。论文以相应的耦合系统为对象,就寒冷地区供暖季空气源热泵单独供暖以及与太阳能集热器系统耦合供暖的情况进行了分析,结果表明,太阳能集热器的应用,可以将运行能效提高8.9%。     

太阳能-土壤源热泵系统联合供暖运行模式的探讨

针对青岛地区的气候条件，对太阳能一土壤源热泵系统（SESHPS）有、无蓄热水箱时各联合供暖运行模式进行了数值模拟。结果表明，与土壤源热泵相比，联合供暖运行模式具有明显的节能效果，有、无蓄热水箱时的节能率分别为14．5％和10．4％；有蓄热水箱时的联合供暖运行模式二（集热器与埋管串联运行，载热流体先经过埋管后进入集热器）的效果最佳。对SESHPS联合供暖运行模式的优化结果表明，可按能量比例63％与37％或尺寸比例13．8m／m^2来设计埋管长度与集热器面积。     

乌鲁木齐地区燃气太阳能联合供暖应用

乌鲁木齐天然气和燃气资源丰富,为缓解该城市冬季供暖高污染、高能耗的状况,以某别墅为例,探讨燃气太阳能联合供暖系统在乌鲁木齐市的应用。系统以太阳能和燃气壁挂炉为热源,以水箱为蓄热中心,地面辐射供暖为末端供暖方式。通过市场调查,以造价最低的太阳能燃气负荷比确定太阳能集热器的经济面积,从而确定换热水箱参数、自动控制逻辑设计等完成整个系统的设计。     

严寒地区太阳能热泵供暖系统设计与运行实测

本文提出了一种适合严寒地区供暖的太阳能热泵系统,介绍了系统的原理、运行模式及控制措施。多种运行模式使系统在不同工况下具有较好的适应性,可最大程度利用太阳能,保证热泵的运行效率。大庆某实际工程的运行数据表明:12月典型日集热器集热效率为51%;若采用夜晚值班供暖,11月典型日太阳能保证率可达70%。单位供暖面积供暖费用为18元左右,可节约60%,系统具有较好的节能性和经济性。     

基于ORC的太阳能热电联产系统优化设计

针对太阳能资源丰富的偏远地区小型建筑群的用能需求,提出了一种基于有机朗肯循环(ORC)的太阳能热电联产系统,即采用真空管太阳能集热器收集热量,供给ORC系统发电,并采用其余热进行供暖的系统。对该系统建立了数学模型,通过与实验结果的比较,验证了模型的正确性。以某部队哨所为例,采用正交优化设计的方法,以费用年值最小为目标函数,以真空管太阳能集热器面积、蓄热水箱容积、蒸发器换热面积、冷凝器换热面积、蓄电池组容量及发电机组启动压差为设计变量,建立了系统优化模型,确定了最优组合的折合发电电价为2.3元/(kW·h),能免费供暖。进行了全年逐时运行工况模拟,结果显示,哨所94.56%的用电负荷由该系统承担,5.44%的用电负荷由辅助能源系统柴油发电机承担,100%的供暖负荷由该系统承担。从经济性、环保性及可靠性3个方面评估了该系统能源供给方式的优越性。     

严寒地区太阳能-地埋管地源热泵系统耦合性能研究

为解决严寒地区采用地埋管地源热泵系统供暖引起的土壤热失衡问题,以太阳能辅助地埋管地源热泵耦合系统为研究对象,分析了地埋管换热器供能性能、系统运行1a和10a后的土壤温度变化特性及土壤初始温度与集热器面积的关系,拟合得到了土壤初始温度与单位建筑面积下最优集热器面积的数学表达式,采用费用年值法对该耦合系统与常规燃煤锅炉供暖系统进行了经济性比较分析。结果表明:在冬季利用该耦合系统供暖且采用蓄热水箱出口与地埋管出口温差为10℃控制太阳能集热系统辅助供暖的方案,耦合系统运行1a后,土壤平均温度升高0.09℃,土壤热平衡率为101%;10a后土壤平均温度升高0.35℃,土壤热平衡率为104%;该耦合系统供暖经济性优于传统燃煤锅炉供暖系统。     

太阳能供暖空调系统设计探讨

阐述了太阳能集热器的选择和布置、太阳能供暖空调系统的两种形式.结合工程实例,描述了太阳能应用于地板辐射供暖和热水型溴化锂吸收式制冷的设计方案及系统控制要求.     

分布式风光电联合供热系统运行策略优化计算

提出电驱动空气源热泵(两级压缩式)、太阳能集热器、风力机制热器、蓄热装置联合运行的分布式联合供热系统。建立多目标优化数学模型,以计算时间内运行成本最小与二氧化碳排放量最小共同作为优化目标,针对北方某供暖建筑,利用NSGA2算法进行多目标规划问题处理。在得到两优化目标折衷解的基础上,获得计算日各装置制热量、蓄(放)热量,确定最佳运行策略:热负荷低谷期(9:00—16:00)是阳光充足时段,太阳能集热器与风力机制热器的制热量超出热负荷,蓄热装置储存富余热量。热负荷高峰时段(0:00—9:00、16:00—24:00),由于太阳辐照度比较小甚至为0,不启用太阳能集热器,风力机制热器制热量波动比较大,需要由空气源热泵作为主要供热设备,必要时蓄热装置放热。     

对青藏高原地区建筑太阳能热水供暖的几点看法

分析了青藏高原的气候和供暖热负荷的特点,认为青藏高原地区建筑供暖应充分利用太阳辐射热.对太阳能光热集热器的实时即热效率进行了分析,指出集热水温只有达到供暖温度要求,太阳能集热量才能作为太阳能贡献率的评价依据.对太阳能集热、蓄热、取热及辅助热源系统和室内供暖系统的参数优化组合进行了分析,提出了设计应用的方法.     

拉萨地区供暖期太阳能集热器最佳倾角模拟

介绍考虑宏观气候条件、随机气象条件的水平面太阳辐射强度计算模型,给出太阳能集热器计算模型.计算拉萨地区水平面逐时太阳辐射强度,确定供暖期太阳能集热器最佳倾角.由两种计算模型模拟结果确定的供暖期太阳能集热器最佳倾角基本一致,11月至次年3月太阳能集热器最佳倾角分别为65 °、75°、70°、50°、30°.     

太阳能-热泵热水机组末端应用与分析

介绍了在夏热冬冷地区以太阳能集热器和空气源热泵系统为热源、以地暖设备为换热末端的供暖系统,对其进行的一系列理论和实验研究结果表明:①该系统房间符合ISO7730标准规定的PMV(人体热感评价指标)-PPD(预期不满意率)指标,房间内热舒适性良好。②冬季工况下该供暖方案在热舒适性和节能性上都具有一定优势,约为单一热泵供暖能耗的66%。③春季工况下单一热泵地暖循环中,预定的加热温度越低就越经济节能,而变流量工况并没有明显的效果差异。④将热泵与太阳能集热器联合运行,可以使机组快速升温,同时运行费用仅为单一热泵供暖的60%～70%。     

正交试验法探讨太阳能-空气源热泵影响因素

将太阳能技术与热泵系统相结合,可以实现二者的优势互补。为确定太阳能空气源热泵热水系统优化设计过程中的优先优化次序,利用暖通模拟软件搭建模型,以正交试验为手段,以系统COP为目标函数,分别以极差分析和方差分析法对目标函数进行分析,从而获得太阳能集热器面积、集热器倾角、水箱容积对系统性能的影响程度。研究表明:集热器面积和水箱容积对太阳能空气源热泵系统性能有高度显著影响,在进行系统优化设计时可优先对集热器面积和水箱容积进行优化设计。     

太阳能集热器-内嵌管式相变顶板房间能效模拟分析

建筑节能与可再生能源利用是实现碳达峰碳中和的重要技术手段.太阳能集热器-内嵌管式相变顶板系统通过太阳能集热器吸收太阳辐射能量,相变材料储存能量以实现全天室内供暖,从而降低室内采暖能耗.本文建立了内嵌管式相变顶板的二阶可变热容热阻简化传热模型,建立太阳能集热器-内嵌管式相变顶板房间模拟平台,并对房间热特性与能耗特性进行模...     

壁挂式太阳能空气集热器最佳供暖方式研究

以采用太阳能空气集热器的供暖系统为研究对象,实验研究了供暖效果的影响因素和改善策略下的运行效果,为更科学合理地进行太阳能空气集热器与建筑集成设计提供参考。     

太阳能直供毛细管辐射供暖系统可行性研究

介绍太阳能直供毛细管辐射供暖系统的原理、组成和流程。利用TRNSYS软件建立系统瞬时仿真模型,在通过实际测试验证模型准确可靠的前提下,更改建筑模型参数得出天津地区太阳能集热面积与供暖面积之比与建筑物的耗热量指标的对应关系,得到低能耗建筑的耗热量指标对应的太阳能集热面积与供暖面积之比。在太阳能直供毛细管辐射供暖系统的太阳能保证率达到100%,太阳能集热器集热效率为45%,建筑物耗热量指标在9.5 W/m2左右,供暖室内设计温度为18℃的条件下,1 m2的太阳能集热器面积可以负担4 m2的建筑面积的供暖负荷。     

太阳能-地源热泵串联复合式系统的性能研究

对于总热负荷与总冷负荷不平衡的建筑,单独采用土壤源热泵系统供暖或供冷时,系统运行末期土壤温度发生很大的变化,降低了系统的运行性能。针对此类建筑,搭建太阳能-土壤源串联复合式热泵系统,从集热器单位面积流量、存储水箱体积的影响因素出发,研究供暖期热泵机组蒸发器侧进水温度、系统运行性能和能耗的变化情况,为常规土壤源热泵系统引起的土壤热平衡问题提出解决方案,为今后的实际工程设计及应用提供参考依据。     

空气源热泵-太阳能组合系统在寒冷地区运行特性的模拟研究

对郑州某办公楼的空气源热泵供暖系统进行了供暖性能实验,分析了室外气温和供暖负荷率对机组运行效果的影响,结果表明,寒冷地区冬季采用空气源热泵进行供暖具有技术可行性但并不经济.基于实验数据,对空气源热泵-太阳能组合系统进行了模拟研究,分析了不同供暖面积下,冷凝温度、蒸发温度、集热器面积及供水温度等对热泵供暖运行性能的影响,...     

太阳能—相变蓄热供暖系统耦合传热模型的建立与实验验证

为了充分利用北京地区丰富的太阳能资源、减少化石能源的消耗,本文构建了太阳能—相变蓄热供暖系统用于承担建筑供暖负荷。本系统以全玻璃真空管集热器作为系统集热组件,以相变蓄热装置作为系统蓄热组件,以空气—水换热器作为系统供暖末端,通过系统运行模式的合理组合,达到将不稳定的太阳能变为稳定供暖热源的目的。同时,基于以往的理论与实验研究结果,构建了关于太阳能—相变蓄热供暖系统的耦合传热模型,实验结果表明此模型精度较高,最大误差在15%以内。利用该耦合传热模型,可进行系统仿真分析,为系统的优化设计与运行提供参考依据。