基于土壤热平衡的混合式地源热泵系统控制方案研究

基于TRNSYS软件平台建立了以冷却塔为辅助散热装置的混合式地源热泵系统模型,以长沙地区某办公建筑为例,模拟了系统运行20年的地埋管附近土壤平均温度及机组性能。研究了循环水温控制、循环水与环境温差控制和冷却塔运行时间控制3种冷却塔启停控制方案对热泵系统运行能耗和土壤热平衡的影响,对各方案下的运行参数进行了优化。结果表明,使用带冷却塔的混合式地源热泵系统运行能耗低,并且能够有效消除土壤热量累计效应;采用以循环水温为控制信号的方案时系统运行能耗更低、冷却塔运行时间更短。     

基于负荷率的冷却塔复合式土壤源热泵系统的控制策略研究

本文针对冷却塔复合式土壤源热泵系统提出了一种基于负荷率的控制方式,以一栋图书馆建筑为例,采用TRNSYS软件建立复合式土壤源热泵系统模型,对基于负荷率控制的地埋管优先运行和冷却塔优先运行的两种方案的热源侧温度工况以及系统能耗进行计算分析,结果表明冷却塔优先运行的方案能耗更低。本文提出的控制方式以及采用的计算分析方法可用于冷却塔复合式土壤源热泵系统的设计。     

不同控制策略下的土壤源热泵系统夏季工况实验研究

在上海地区完成闭式冷却塔-土壤源热泵系统不同控制策略下的夏季实验。实验结果表明:在连续制冷情况下,加入冷却塔能有效改善系统COP,降低土壤温升。不同控制策略对于上海地区制冷系统COP和土壤温升的改善差异不同。在上海典型夏季工况下长期制冷,夜间冷凝温度控制对降低土壤温升和节能效果明显,但随着冷凝温度的增加,效果越差。较优控制策略选择为控制策略3-夜间设定温度29℃控制,该控制策略下机组COP最大值增幅16%,最小值减幅24%;系统COP最大值增幅16%,最小值减幅8%。地下埋管埋深30 m、45 m和60 m处,土壤温升降低最大,分别为64%、64%和63%。     

混合式地源热泵系统的运行控制策略研究

针对目前比较流行的混合式地源热泵系统,提出了三种运行控制策略并建立了基于圆柱热源理论的评价模型。模拟运行结果表明,运行控制策略面临地下热平衡与冷却塔运行时间之间的协调优化问题。从冷却塔运行节能及地下冷热平衡的角度考虑,建议采用设定地埋管换热器流体平均温度或设定地埋管换热器流体温度与环境湿球温度的差值的控制策略。混合式系统应综合考虑各种影响因素以确定合适的运行控制策略,必要时也可采用三种控制策略相互组合的运行方式。     

严寒地区地埋管地源热泵系统设计及运行优化

对某地埋管地源热泵系统冬季供热工况进行了优化实验.结果表明,系统连续运行时,6h后机组和地埋管换热器达到稳定状态,地埋管换热器单位埋深的取热量为24.5W/m;系统间歇运行时,土壤温度能及时恢复,系统的COP提高4.34％,机组的COP提高3.23％,2台压缩机工作时系统和机组的COP值最大,比4台压缩机工作时分别高12.2％和11％,2台压缩机运行、循环泵采用变频控制时,系统COP提高了12.5％;3台压缩机运行、循环泵采用变频控制时,系统COP提高了6.42％.     

温湿度独立控制地源热泵系统地埋管温度性能分析

在线热源理论的基础上,建立了地源热泵地埋管换热特性的数学模型。在夏季不同的运行模式下,对钻孔壁壁温进行了模拟,分析了温湿度独立控制的混合式地源热泵系统的运行效果,得出结论:混合式地源热泵系统能有效降低地埋管管壁温度,从而提升地源热泵的运行效率,为该地源热泵系统的设计和运行控制策略的制定提供参考。     

埋管设计对寒冷地区地埋管地源热泵系统性能的影响

基于动态系统仿真软件TRNSYS开发了地埋管地源热泵系统性能预测软件。以山西省贺职地区一个铁路站房的地埋管地源热泵系统为例,利用该软件计算分析了埋管间距和埋管深度对地埋管地源热泵系统长期运行性能的影响。结果表明:不采用补热措施时,地埋管地源热泵系统在寒冷地区长期运行将导致土壤温度持续降低且无法自主恢复,热泵机组的制热量和COP持续降低,室温不保证时间逐渐增加。增大埋管间距和埋管深度可延缓土壤平均温度和系统供热性能的下降,但不能遏止地埋管地源热泵系统性能的衰减。     

独栋住宅土壤源热泵系统冬季供暖实证研究

本文以1栋上海地区独栋住宅为对象,对土壤源热泵系统冬季供暖性能和能效进行了实证研究.通过对系统运行参数的连续监测,实证了地埋管换热器每米埋管取热量、机组与系统的COP及系统节能率等指标.结果表明:地埋管换热器出水温度及循环温差较为稳定,埋管换热量为27 ～ 32 W/m;系统能效受部分负荷率影响较大,整个测试期系统COP在3.3～3.9之间;在满足同等舒适性条件下,土壤源热泵系统比空气源热泵节能31.0％,节能效果明显.     

辅助冷却复合式地源热泵系统运行控制策略研究

对于以冷负荷为主的商业建筑,使用冷却塔辅助冷却地源热泵系统可以节省初投资,减少地埋管数量,提高系统的运行效率。根据实验结果分析了系统的运行特性和运行能耗,比较了不同运行控制策略的优缺点。     

苏州金鸡湖大酒店复合式地源热泵系统优化控制方案研究

介绍了该地源热泵项目的热响应测试情况,在此基础上开展了控制策略研究,对地埋管优先、冷却塔优先和优化控制三种方案下的全年运行工况进行了模拟。研究表明,通过优化控制,系统运行1a后,土壤温度升高0.28℃,夏季最高排热温度为32℃,冬季最低取热温度为8℃,满足设计要求。     

Effizienzsteigerung von Textilbeton durch Einsatz textiler Bewehrungen nach dem erweiterten Nähwirkverfahren

Textilbeton ist ein neuer, effektiver und sehr innovativer Baustoff zur Verstärkung von Tragwerken. Im Rahmen der laufenden Forschung stehen die weitere Verbesserung des Verstärkungsverfahrens und die stetige Weiterentwicklung der Faser‐Matrix Kombination im Mittelpunkt der Untersuchungen. Aufgrund der hohen Garnzugfestigkeiten sind bei Verwendung textiler Bewehrungen aus Carbon sehr effektive Verstärkungen herstellbar. Bei ungünstiger Konfiguration der textilen Bewehrungen können jedoch verbund‐ und festigkeitsschädigende Rissbildungen innerhalb zugbeanspruchter Textilbetonbauteile auftreten. Diese Rissbildungseffekte werden in Abhängigkeit von der Belastung maßgeblich durch die wirkenden Verbundkräfte und die verarbeitungsbedingte Garnwelligkeit beeinflusst. Dabei ist die Gefahr eines Verbundversagens durch Delamination besonders in den Bereichen der Lasteinleitung in die textile Bewehrung, wie z. B. Endverankerungen und Übergreifungsstößen, kritisch. Dies führt zu einer Reduzierung der nutzbaren Zugtragfähigkeit der textilen Bewehrung im Gesamtbauteil. Um die Effizienz der textilen Bewehrung zu erhöhen, wurde daher ein verbessertes Textilherstellungsverfahren auf Basis der Nähwirktechnik entwickelt. Dadurch wird die ungünstig wirkende Garnwelligkeit deutlich reduziert. Der vorliegende Aufsatz beschreibt vergleichende Untersuchungen der Verbund‐ und Festigkeitseigenschaften zugbeanspruchter Textilbetonbauteile. Die Ergebnisse zeigen, dass mit der Entwicklung des erweiterten Nähwirkprozesses ein maßgeblicher Schritt im Hinblick auf eine weitere Verbesserung der Eigenschaften des Textilbetons erreicht werden konnte. Efficiency Increase of Textile Reinforced Concrete by Use of Textile Reinforcements from the Extended Warp Knitting Process The composite material textile reinforced concrete (TRC) is a new, effective and very innovative method for the strengthening of load bearing structures. Apart from further improvements to the strengthening methods, a continual further development of the fibre‐matrix combination is at the centre of ongoing research. Due to the high tensile strengths of textile reinforcements made of carbon, it enables very effective strengthening of concrete constructions. However, if the textile fabrics are unfavourably configured, bond and strength damaging crack formations within TRC members can occur. Depending on the load, these crack formation effects are substantially influenced by the bond and the size of yarn undulation, which depends on the processing of the fabric. The danger of bond failure by delamination, which particularly occurs in areas of concentrated load introduction into the textile reinforcement, such as final anchorages and overlaps, is especially critical. It results in a reduction of the usable tensile load bearing capacity in the entire member. For this reason, an improved textile manufacturing method based on warp knitting technology was developed. By means of this method, yarn undulation can be reduced considerably. The article on hand describes comparative examinations of the bond and strength properties of tensile loaded TRC elements. The results show that the development of the extended warp knitting process was a substantial step toward a further improvement of the properties of TRC.     

Feuchtesensoren in der Bauwerksüberwachung

Die Bestimmung des Wassergehalts und insbesondere der orts‐ und zeitabhängigen Feuchteverteilung in Baustoffen hat in der Forschung, Baustoffentwicklung, Bauwerksdiagnose und Bauwerksüberwachung einen besonderen Stellenwert. Bei der Untersuchung von Schadensursachen muss an Bauwerken in der Regel die Baustofffeuchte mit bewertet werden, da sowohl wesentliche Baustoffeigenschaften als auch die Dauerhaftigkeit von Bauwerken in entscheidendem Maße von deren Wassergehalt abhängig sind. In jüngster Zeit werden Feuchtesensoren eingesetzt, um die Funktionsfähigkeit und Dauerhaftigkeit von Instandsetzungs‐ bzw. Schutzmaßnahmen zu kontrollieren. Dies soll es dem Bauherrn ermöglichen, rechtzeitig Maßnahmen einleiten zu können, bevor Schäden infolge von Wasser‐ bzw. Chloridzutritt auftreten können. Condition Assessment with Moisture Sensors The determination of the water content in construction materials and in particular with regard to its depth and time dependent distribution is of high interest in the area of research, material development and condition assessment of structures. The assessment of the reason of damages mostly require to regard the moisture content of structures, because the moisture content basically affects material properties and the durability of structures. Recently moisture sensors have been used to control the functionality and durability of repair and protection measures. This enables the owner to carry out accurately timed measures to prevent damages due to the ingress of water and chlorides.     

Umlagerungsverhalten von Plattentragwerken aus Stahlfaserbeton

Das Tragverhalten von Platten aus Stahlfaserbeton ist von starker Nichtlinearität durch Rissbildung und großen traglaststeigernden Umlagerungen geprägt. Für ihre Berechnung und Bemessung wird ein nichtlineares Verfahren vorgestellt. Es basiert auf einer elasto‐plastischen Schädigungsbeschreibung des Faserbetons mit eingebetteter Betonstahlbewehrung und einer Finite Elemente Diskretisierung des Stabstahls und der Platte mit regularisierter Verschmierung der Rissbildung im Elementnetz. Das Verfahren wird an einer punktgestützen Stahlfaserbetonplatte eines Großversuchs angewendet und verglichen mit anderen gängigen Methoden, nämlich einer linear‐elastischen Schnittgrößenermittlung bzw. der Bruchlinientheorie. Zur Bemessung erweist es sich als sehr geeignet, allerdings – ähnlich den beiden anderen Verfahren – abhängig von der angenommen Rissbildung, der Nachrisszugfestigkeit und geometrischen Größen. Redistribution Effects of Steel Fibre Reinforced Concrete Slabs Numerical Computation and Design The bearing behaviour of steel fibre reinforced concrete (SFRC) slabs is mainly affected by nonlinearity due to cracking and redistribution effects leading to an increased bearing capacity. A nonlinear approach for structural analysis and design of such structures is presented. It is based on an elasto‐plastic damage theory to model material behaviour of SFRC and allows for additional embedded rebars. By adopting a finite element discretisation of the slab structure a regulated smeared modelling of cracking is achieved. Further the nonlinear model is applied to a full scale test of a SFRC flat slab structure and results are compared to alternative already well established methods, namely a linear elastic analysis and the yield line theory. The proposed method is proven to be very suitable for design but – alike the alternatives – depends on assumed crack patterns, residual tensile strength of the SFRC and geometrical parameters.