海水源热泵与太阳能联合供暖研究

能源问题日渐显著,建筑能源所占比重很大,所以寻找一种新型能源是当务之急,太阳能和海水源热泵的结合成为了研究的重点内容。以一栋1 000 m~2的海边独栋别墅为例,用太阳能辅助海水源热泵进行低温地板辐射供暖,通过计算经济指标与设计函数,得到最经济情况下(总费用最低)海水源热泵系统承担热负荷比例,得出利用太阳能辅助海水源热泵供热不仅节能环保,而且一样能保持经济性能。对今后太阳能辅助热泵系统的研究有借鉴意义。     

多能互补分布式能源系统在数据中心的应用

以华北地区某数据中心作为研究对象,数据中心需全年供冷,供暖期为了有效利用数据中心余热,为周边住宅供暖。通过电、冷、热逐时负荷分析并结合不同季节用能需求,提出多能互补分布式能源系统,耦合4个子系统:燃气冷热电联供子系统、水源热泵供冷热子系统、间接水冷自然冷却子系统、电制冷子系统。设计能源站供能方案及工艺系统流程。非供暖期白天时,开启燃气内燃机发电机组供应数据中心全部用电负荷及能源站部分自用电负荷,能源站不足电负荷由市政电力补充供应,发电余热通过余热型溴化锂吸收式冷水机组供应数据中心部分冷负荷,不足冷负荷由电制冷机组补充供应。非供暖期夜间时,数据中心及能源站用电均由市政电力提供,冷负荷首先由电制冷机组提供,不足冷负荷由水源热泵机组补充供应。供暖期时,数据中心及能源站用电均由市政电力提供,水源热泵机组供应住宅建筑全部热负荷及数据中心基础冷负荷,不足冷负荷由间接水冷自然冷却系统补充供应。根据工艺系统流程,配置主要设备并制定运行策略。能源站的静态投资回收期为4.24 a,经济效益良好。     

地下水源热泵运行模式对地温场效能影响研究

基于上海市某地下水源热泵工程项目,采用COMSOL Multiphysics有限元分析工具建立二维简化的热渗耦合数值模型,模拟采能区含水层多孔介质热量运移过程,并利用热泵运行3年的现场监测数据进行模型的识别与验证。探讨热泵系统冷、热负荷设计和抽、灌模式两个方面对采能区地温场效能的影响,分析和预测不同工况下热泵运行期间地温场的演变特征,最后对系统的运行效果进行评价。结果表明:该热泵系统按原设计方案运行时,抽灌井短期运行效果良好,但在第7个供暖期末将出现热贯通现象,长期运行将不利于热井的取热; 如果减小20%热负荷、增加20%冷负荷,会使冷影响区扩散速度降低46.3%,系统运行效果得到显著改善,在模拟的9个运行周期内并未出现热贯通现象,说明合理调节冷、热负荷有利于热泵系统的长期稳定运行; 当冷、热负荷恒定时,分别减小10%和20%的循环水量将会使冷影响区扩散速度分别降低9.3%和15.7%,有效地缓解了热贯通的发生,且仍能满足项目对于制冷供暖的需求,进一步阐明了地下水源热泵系统宜采用“大温差、小流量”的抽灌模式。     

长江流域居住建筑空气源热泵结合太阳能屋顶的应用研究

为改善长江流域居住建筑冬季室内热环境,解决供暖与节能之间的矛盾,提出了空气源热泵结合太阳能屋顶的应用方式。利用DeST软件,选取重庆、长沙、南京、上海、武汉5个代表性城市,模拟计算了多层居住建筑全年累计冷热负荷指标。依据实测数据,得到了5个城市空气源热泵系统的全年耗电量指标;利用太阳能屋顶发电量评估方法,计算了采用单结晶硅、多结晶硅、非晶硅和薄膜多晶硅电池板时,5个城市的建筑全年发电量指标。结果表明:长江流域多层居住建筑空气源热泵系统的全年用电量低于太阳能屋顶光伏发电量。空气源热泵结合太阳能屋顶是长江流域供暖建筑的节能方式之一。     

一种地表水源热泵系统供暖的能耗评价方法

提出了一种简单易行的地表水源热泵空调系统供暖能耗评价方法,即采用逐日累加法计算系统制热季节性能系数(HSPF),文中详细介绍了该方法的计算步骤。利用夏热冬冷地区某地表水源热泵工程作为算例,采用逐日累加法进行了系统的供暖能耗评价,HSPF达最大值时的供暖模式即为最优供暖模式,据此可对冬季热泵机组运行台数和辅助加热进行最优调节。分析了机组热水出水温度、室内设定温度、气象条件对HSPF值及供暖耗电量的影响。这种方法对地表水源热泵空调系统的设计具有一定的指导意义,避免了选择机组的盲目性。     

用户侧变流量运行空气源热泵供暖技术经济性

济南市某住宅楼(供暖面积为4 650 m~2)采用空气源热泵机组作为热源进行供暖,介绍热泵供暖系统流程。采用TRNSYS模拟软件,模拟供暖期逐时热负荷。基于热泵供暖系统设备配置,对热泵机组、热泵侧水泵、用户侧水泵(变流量运行)、蓄热水箱进行选型。采用TRNSYS模拟软件建立热泵供暖系统能耗模型,模拟计算最冷日性能指标(用户逐时供水温度、热泵机组逐时制热性能系数、热泵供暖系统逐时能效比)、最冷月性能指标(用户日平均供水温度、热泵机组日平均制热性能系数、热泵供暖系统日平均能效比)、供暖期性能指标(热泵机组供暖期平均制热性能系数、热泵供暖系统供暖期平均能效比)、供暖期经济指标(耗电量、单位供暖面积电费)。最冷日、最冷月用户供水温度稳定,在40℃左右。热泵机组供暖期平均制热性能系数为3. 10,热泵供暖系统供暖期平均能效比为2. 94。热泵供暖系统供暖期耗电量为74. 09 MW·h,电价按当地第三档电价0. 847元/(kW·h)考虑,单位供暖面积电费为13. 5元/m~2。用户侧变流量运行条件下,空气源热泵供暖系统技术与经济性均比较理想。     

不同供暖模式的能效比较

为了提高城镇居民供暖过程中的能源利用效率,对几种供暖方式的能效指标进行了计算与对比,从而探讨不同环境下的最佳供暖方式。分析结果表明:以不同供暖方式总的能量利用系数为基准,联合动力循环热电联产机组效率最高,其次是分布式燃气热电机组;在地质资源较好、冬季环境温度不太低的地区,大型压缩式热泵的能效指标优于小型燃煤热电联产机组;发展燃煤热电联产机组要尽量保证供热量与当地热负荷相匹配,同时尽可能提高汽轮机的发电效率或进汽参数,以及配套建设吸收式热泵;对于只能建设小型锅炉供暖系统的地方,应该配套建设吸收式热泵,以提高系统的能量利用系数。     

某绿色住宅小区污水源热泵系统应用分析

绿色住宅小区可再生能源系统应用广泛,通过对绿色住宅小区进行实地调研,了解和掌握绿色住宅中污水源热泵系统实际运行的用能特点及相关耗能情况。对污水源热泵机组运行参数、电耗及室外气象参数进行监测,并分别从热泵系统运行性能、能耗情况及室内舒适度等方面进行数据处理和分析。研究表明,在供暖季,水泵的能耗占总耗电量的28.4%。系统能效比主要受室外温度和机组的运行状况影响,机组COP和系统EER在整个供暖季期间波动较剧烈,机组COP平均值为1.62,低于机组的额定COP,供暖季中期机组COP和系统EER变化趋势逐渐趋于稳定,机组EER平均值为1.52。为提升供暖季机组运行的稳定性,在系统运行过程中,应及时根据建筑负荷变化,来调整设备运行数量及参数,减少室外温度和机组运行状况带来的影响。     

热电厂余热回收利用的初步探讨

根据低碳供暖的理念,以热电联产为平台,采用热泵技术开发多种低温能源用于供热。在供热系统末端,将暖气片用户和地暖用户串联供热,实现热能的梯级利用。依据供暖期各阶段的热负荷变化进行供热调节,同时,在非采暖季,开发非采暖季热力产品,实现热电多产。结合实例,与传统供暖方式进行比较分析,说明该供热系统在经济、节能环保等方面的优越性。     

基于APEC低碳示范城镇建设评价指标体系的沙岗王社区能源规划实践

全球气候变暖,快速城镇化发展的现实国情,一系列社会问题给我国城市建设带来了严峻挑战。将低碳生态理念引入城市化地区的规划对于减缓气候变化具有十分重要的意义。建设低碳城市与可持续的新型城镇成为解决目前环境和城市问题的关键。针对目前国内尚未对低碳生态社区建立完善的评价体系,通过对已有研究成果的总结和研究,选取评价指标,建立APEC低碳示范城镇建设指标体系。以APEC低碳示范城镇建设指标体系为规划导则,依据基础指标和应用指标中的能源结构优化指标评价分数项,从沙岗王APEC低碳示范社区区域能源资源供能潜力计算出发,结合区域能源负荷预测进行低碳社区的区域能源规划。依据社区内人口与建筑面积,估算得出沙岗王低碳示范社区内年用电量。社区内共有50 690个居民,总建筑面积1 700 102 m~2,其中居民住宅面积1 584 055 m~2、公共建筑面积116 047 m~2,估算得出生活用电量为6.46×10~7kW·h,空调采暖能耗为4.2×10~7kW·h,热水用电量为2.96×10~7k W·h。考虑项目用地范围内地源热泵、水源热泵以及污水源热泵、太阳能集热与发电和生物资源等可再生能源使用特性,进行社区内供需匹配。其中地源热泵可完全承担空调冷热负荷,水源热泵冬夏季分别满足68%和34%的居民制冷取暖需求,污水源热泵分别满足20%和10%的居民取暖制冷需求,太阳能热水可完全承担用户的热水需求,太阳能光伏发电和生物质能源均可完全承担用户的生活用电。因此,结合整个社区的规划,建议在该低碳生态示范区内设置四个能源站,基于能源供需比较和社区内用能特点,提供一个多种能源形式互为补充、综合利用的复合能源系统,优化区域低碳能源结构。在冬季,地下水水源热泵和地源热泵承担系统的基载负荷,燃气锅炉承担系统的峰值热负荷;在夏季,地下水水源热泵和地源热泵承担系统的基载负荷,电制冷机组承担系统的峰值冷负荷;为保障土壤热平衡,专门增设太阳能集热板,在过渡季和夏季可以向土壤中补热,从而保证系统长年高效的运行。     

极端热湿气候条件下独立光伏海水源热泵系统优化匹配研究

针对极端热湿气候条件下偏远海岛建筑的空调负荷特性及环境资源特点,提出了一种独立光伏海水源热泵系统。以500kW冷负荷为模块,建立了该系统各部分的数学物理模型,对海水源热泵、室内空调末端和独立光伏系统进行了容量匹配计算,并对海水源热泵内部关键构成部件进行了优化分析,得出了该系统主要设备之间的组合匹配关系。     

基于室内排风的热泵型低温地板采暖系统的节能分析

根据我国的气候特点和能源情况,热泵作为一种典型的节能装置,在我国暖通空调领域有着广阔的应用前景。另外为了进行室内排风的热回收,可以采用室内排风热泵系统。而发展热泵供暖系统最有效的供暖方式是低温地板辐射供暖。本文对基于室内排风的热泵型低温地板辐射采暖系统进行了节能分析。     

北方地区热泵供暖关键技术研究与规模化应用

针对空气源热泵低温环境适应性差、地源热泵地下热量采集密度低、热泵系统与热负荷时空不匹配、热泵供暖量化评价方法缺失等问题,通过系统开展北方地区热泵供暖"关键产品-工程技术-效果监测-标准规范"全链条创新工作,国际上首次提出可降低误除霜事故发生率90％以上的空气源热泵最佳除霜点模型、可提升地源热泵地埋管换热能力30％以上的高效复合管材地埋换热器、可提高热泵设计科学性和准确性的地源热泵源荷耦合设计方法,国内首次建立热泵供暖适宜性量化评价方法和城市级热泵性能在线监测平台,主编了6部热泵供暖工程技术标准规范,最终形成了热泵供暖规模化应用技术体系,实现了热泵供暖83万平方公里,应用范围扩大,30％以上运行能效提升,效益显著.     

蓄热型空气式太阳能集热-空气源热泵复合供暖系统在寒冷地区的应用研究

设计了一种蓄热型空气式太阳能集热-空气源热泵复合供暖系统。该系统具有太阳能供热、太阳能辅助热泵供热和热泵供热3种运行模式,可根据环境工况及供暖负荷的变化自动切换运行模式,保证室内供暖的稳定性。在通辽市的实验研究结果表明:在整个供暖季内,该系统可持续提供42.6℃的热水,维持室内温度在21.3~24.1℃之间;平均COP为3.6,实现了太阳能的高效利用,减少了常规能源的消耗,可节约标准煤21 t;与电供暖、燃煤锅炉供暖及燃气锅炉供暖系统相比,年运行费用可分别降低62.2%、49.1%、46.2%,回收期分别为4.7、9.8、10.3 a。     

地热水水源热泵在校园建筑的应用

探讨了校园建筑冷、热负荷的特点,介绍了适用于校园建筑供暖、供冷的冷热源。结合某工程实例,研究了以水源热泵机组作为冷热源的水源热泵系统,针对校园建筑冷、热负荷特点,修正了冷热负荷。分析了水源热泵系统的经济性、环保性及校园建筑采用水源热泵作为冷热源的优势。     

奥帆中心零碳社区海水源热泵改造及减碳效果

对青岛奥帆中心零碳社区海水源热泵改造及减碳效果进行探讨。对供冷期、供暖期冷热负荷进行测算，计算热泵机组年耗电量。按改造后热泵机组年耗电量325 950.69 kW·h全部由光伏发电承担，年减碳量为406.13 t,减碳效果显著。     

太阳能光伏-地源热泵式供能植物工厂空调系统

针对目前植物工厂主要采用的化石燃料供能方式释放出大量温室气体和有害气体危害环境的问题,设计太阳能光伏-地源热泵式供能植物工厂空调系统,利用地下水源热泵制冷供暖植物工厂,借助太阳能光伏技术供电地源热泵系统。植物工厂位于同济大学生态园内,属自然光利用联栋小屋脊玻璃温室,占地面积927 m2。通过确定植物工厂的冷热负荷选型制热量和制冷量分别为264 kW和240 kW的水源热泵,地下水抽水量为32.46 m3/h,确定太阳能光伏阵列总功率为54 667 wp。最后分析了太阳能光伏-地源热泵式供能植物工厂空调系统的经济效益和节能减排效益。     

空气源热泵供暖平衡点影响因素分析

空气源热泵是纳入GB 55015-2021《建筑节能与可再生能源利用通用规范》中的可再生能源利用技术之一.在北方清洁取暖电气化、长江流域供暖常态化、建筑能耗超低化趋势的推动下,空气源热泵供暖应用迅速增长.由于空气源热泵供热能力和建筑热负荷需求随室外温度变化趋势相反,空气源热泵供暖设计中的平衡点确定对系统容量、供暖性能和...     

寒冷地区某绿色建筑污水源热泵供暖季实际应用效果研究

为探究供暖季污水源热泵系统在寒冷地区绿色建筑中实际运行效果,本文以实测运行数据为基础,从能源侧、供能系统和用户侧3个方面展开分析,掌握供暖季每个环节实际用能效果,逐步分析能源利用效率,辨识系统运行效果影响因素,提出设计及运行优化建议。研究表明,该污水源热泵系统可满足室内供暖需求,但系统制热性能较差,系统制热能效比COPsys平均值约为2.3;运行过程中,机组COP和系统COPsys均与机组负荷率呈负相关性,当机组负荷率为55%时,系统制热性能最优,COPsys约为2.75。为提升供暖季整体运行效果,运行过程中应根据建筑热负荷,调整运行机组数量及型号,减小室温与设计值差异,并优化机组控制方法,使机组长期维持在高COP负荷率范围运行。研究结果可为后续污水源热泵系统设计及运行优化方面研究提供一定参考。     

基于建筑能源需求的光伏供能配置研究——以延庆山区某酒店建筑为例

以延庆山区某酒店建筑为例,研究了基于建筑能源需求的光伏系统供能配置.针对案例建筑的用能特点,建立了能耗模型,分析了用能强度及峰谷分布.综合考虑了建设用地、山地环境及建筑用能特点,采用光伏系统作为可再生能源产能系统,分别以建筑用能淡季峰值负荷、淡季谷值负荷、旺季峰值负荷、旺季谷值负荷作为基准选配光伏系统装机容量,根据投资...