光伏/光热-地源热泵联合供热系统运行性能研究

为解决太阳电池的发电效率随温度升高而下降以及地源热泵系统供热引起的土壤热失衡问题,以典型居住建筑的光伏/光热-地源热泵（PV/T-GSHP）联合供热系统为研究对象,基于TRNSYS软件,采用土壤温度、地源热泵机组季节能效比、光伏发电效率和太阳能保证率为评价指标,对该联合供热系统进行运行性能分析。研究结果表明：夏热冬冷地区（以长沙为例）太阳能保证率相对较高,PV/T组件面积为满屋顶最大化安装（900 m²）时,第20年末土壤温度相比初始地温仅升高0.8 ℃,热泵机组季节能效比约为5.1,太阳能保证率为97.0%~98.7%;不同气候地区的太阳能保证率与PV/T组件面积和建筑全年累计供热量有关,通过定义单位建筑全年累计供热量PV/T组件面积指标,得到中国不同气候地区的太阳能保证率与该指标的耦合关系,回归方程的决定系数R²为0.983,得出在已知建筑全年累计供热量和太阳保证率设计目标值的条件下所需PV/T组件面积的计算方法。PV/T-GSHP联合供热系统的全年运行能耗显著小于平板太阳能集热器-地源热泵联合系统（最小降幅为沈阳,49.7%）,远小于空气源热泵（最小降幅为石家庄,79.8%）和燃气壁挂炉（最小降幅为沈阳,65.1%）。     

光伏/光热联合空气源热泵系统的性能研究

为了改善传统光伏发电系统的运行性能,提出了一种光伏/光热(PV/T)联合空气源热泵系统,介绍了该系统的工作原理和运行方式,研究了该系统的综合性能评价方法,然后利用TRNSYS瞬时系统模拟软件建立了该系统的仿真模型,并以重庆地区为例,对比分析了PV/T联合空气源热泵系统与单一光伏发电系统的组件表面温度、热效率、电效率、?效率和一次能源节约效率。研究结果表明：1) PV/T组件表面温度与光伏组件表面温度的变化趋势较为一致,二者的平均值相差13℃,说明PV/T联合空气源热泵系统可以有效降低光伏组件表面温度;2) PV/T联合空气源热泵系统和光伏发电系统的平均电效率分别为11.40%和9.86%,相对提高了15.62%,说明PV/T联合空气源热泵系统能够获得更多的电能;3) PV/T联合空气源热泵系统和光伏发电系统的?效率平均值分别为11.73%和8.94%,相对提高了31.21%,说明PV/T联合空气源热泵系统能够获得更多的可用能;4) PV/T联合空气源热泵系统的平均一次能源节约效率为50.94%,其总体变化趋势与热效率的变化趋势相似。     

地源热泵供暖/制冷住宅建筑的电负荷预测法的建模及应用

地源热泵(GSHP)作为一种新型高效的空调技术,正得到越来越广泛的应用.对于GSHP供热/制冷的住宅建筑,使用传统的电负荷预测方法已经难以适用,为此提出一种新的电负荷预测方法,将住宅建筑的用电负荷分解为家庭用电负荷、传统公共用电负荷和GSHP空调系统用电负荷三部分.对前两种用电负荷采用单位指标法进行负荷计算,并在计算家...     

浅谈地源热泵空调系统的分类及其优越性

本文简述了地源热泵(GSHP)不同类型的划分,据此对目前常用的各种土壤源热泵、水源热泵作了进一步的分类,并从对自然资源的利用、对环境的影响、一次能源利用率、能效比等不同方面将地源热泵与传统空调系统作了对比性分析,显示了地源热泵系统的优越性,指出地源热泵将会成为21世纪最有效的供热和供冷空调技术之一     

热虹吸型散热器与空气源热泵复合供热系统的实测研究与经济性分析

为了分析热虹吸型散热器与空气源热泵复合供热系统的各项性能,文章对该复合供热系统进行了实测研究。此外,还基于太原地区的实际条件,对该复合供热系统的能耗进行数值模拟,并根据模拟结果,对比分析该复合供热系统和其他采暖系统的经济性。分析结果表明:测试期内,室外的平均温度约为-3.2℃,室内的平均温度约为21℃,复合供热系统COP总平均值约为2.82;相比于电锅炉和燃煤锅炉,复合供热系统的运行费用分别降低了71%,67%,并且分别在2,3 a后可以在投资回报期上取得经济优势。     

地下群井换热强化与运行模式影响规律

利用传热模拟分析,研究了地源热泵(GSHP)地能利用中地下群井多源换热及其运行模式影响规律。探讨间歇运行模式和连续运行模式对群井区域内温变特性的影响规律及各井热源的交互影响。分别对间隔周期、传热能力和温度场变化等进行了综合分析,指出运行模式调控有利于强化地能利用以及多井源间的协调排列。为地能在地源热泵供热供冷中大规模利用奠定理论基础。     

一种地源热泵-BIPV/T耦合系统的研究

本文在对目前国内外光伏光热建筑一体化(BIPV/T)系统、地源热泵-光伏光热(PV/T)耦合系统的研究现状和发展方向进行综述及分析的基础上,针对当前建筑外围护结构中光伏可利用面积较大却未被完全利用及阴雨天光伏余热供应不足的问题,提出了一种将地源热泵技术与BIPV/T系统相结合的耦合系统,即地源热泵-BIPV/T耦合系统...     

间歇过程地温恢复特性及其规律模拟计算分析

通过试验和模拟分析，研究了地源热泵(GSHP)地能利用中，间歇控制过程对系统输出性能的影响、对井壁附近温度恢复的影响以及井的结构参数对系统输出性能的影响。试验和模拟计算结果表明，间歇控制技术能使井壁附近温度得到有效恢复，对发展利用地能供热供冷系统具有非常重要的实用价值。     

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。     

寒冷地区空气源热泵的供热特性分析

针对常规空气源热泵在寒冷地区应用普遍存在的压缩机排气温度高、蒸发器表面结霜和系统性能低等问题,建立了一套低温型空气源热泵供热系统,开展冬季供热实验并实测系统性能,选取典型工况进行瞬时特性分析。结果表明,系统在寒冷地区具有较好的供热性能;单个加热周期分三个基本阶段,逆向循环除霜对水箱温度影响较大;环境温度为-3.73 ℃时进行地暖供热,将200 L水从38 ℃加热到45 ℃耗时23.5 min,平均COPh为2.28;随着环境温度的升高,COPh逐渐增大,环境温度为-9 ℃,水箱温度为41 ℃时,系统COPh仍在2.0以上。     

光伏直驱PV/T双源热泵热水系统性能研究

针对传统太阳能光伏光热PV/T双源热泵存在的热力性能差、能量损耗大等问题,提出一种光伏直驱PV/T双源热泵制热水系统(太阳能+空气源),并对系统进行实验研究。结果表明,在室外平均环境温度27.9℃、平均太阳辐射强度691.1 W/m²的夏天户外实验工况下,系统运行约4 h,将250 L 26.5℃的水加热到目标温度55℃,热泵平均COP为8.83。实验期间,PV/T光伏组件的平均温度比同样工况下的纯参比光伏组件温度降低9.8℃,光电性能相对提高17.53%。     

多种可再生能源渗透场景下的热电联产系统优化

针对传统热电联产(CHP)系统受热电耦合的限制,灵活调节能力低、可再生能源消纳能力弱的问题,分析了传统热电联产系统的灵活性不足机理,提出采用地热源热泵来提高其灵活性。为了确定地热源热泵(GSHP)的最优容量,建立了考虑切负荷惩罚、可再生能源弃用惩罚、设备投资成本及运行成本的热电联产-地热源热泵系统优化模型,将该模型运用到可再生能源渗透率(可再生能源发电量/总发电量)分别为15%,40%和55%的3种情景中。结果表明：地热源热泵的容量随可再生能源渗透率的提升而提升,同时地热源热泵的集成可以扩大系统的可运行域,提高可再生能源的消纳容量;在最优地热源热泵容量下,3种场景的日节约成本分别为38%,64%和70%,同时集成系统的能源利用率可超过100%,可再生能源弃用的惩罚成本分别下降100%,89%和89%。     

太阳能跨季节储热供热系统试验分析

介绍了一种太阳能-土壤源热泵联合供热系统,对其运行试验数据进行了分析,并对其运行能效比与两种单独由土壤源热泵供热的模式进行了比较。土壤温度的变化不仅与取热速率有关,还与地温的自动恢复能力相关。该试验建筑所在的土壤条件下地温的恢复能力为30～40MJ/d。采用太阳能-土壤源热泵联合系统能效比最高,土壤源热泵单机组双供系统次之,而土壤源热泵单机组单供系统能效比最低。太阳能跨季节储热及土壤源热泵联合供热系统适用于热负荷远大于冷负荷的建筑。     

浅议混合地源热泵系统(HGSHPS)

随着GSHP技术的进一步发展，针对夏冬季节冷热负荷不平衡地区的混合地源热泵系统（HGSHPS）应运而生，为进一步扩大GSHP的适用地域范围创造了有利条件。文中分别介绍了适用于南方及北方气候特点的两种HGSHPS，并对其结构、原理、主要技术优点以及控制策略作了详尽的分析，指出了其研究中的核心问题，展望了其应用前景。     

贵阳地区空气源热泵结霜规律及抑霜策略研究

针对冬季高湿地区空气源热泵结霜严重的问题,对一套空气源热泵(制热量为3.4 kW)进行实测研究,实验结果表明:贵阳地区冬季室外温度低于6℃,相对湿度≥75%时开始结霜;结霜堵塞程度≤10%时结霜有利于机组的运行;通过延长结霜初期时间,提出一种新型抑霜方法,该法将结霜初期时间延长22 min。高湿地区冬季供热在8℃以上提倡采用空气源热泵;6℃以下考虑分阶段抑霜,用以提升空气源热泵性能。     

太阳能与复叠式高温空气源热泵联合供热系统应用

设计一套太阳能与空气源热泵联合供热系统，出水温度为80～90℃。通过对太阳能集热器和空气源热泵产品性能进行比较，选择集热效率高的中温型太阳能集热器和双级压缩复叠式空气源热泵，并对两种热源并联的供热系统进行详细的控制逻辑设计。以泰国CPC太阳能热水项目为例，对供热系统的稳定运行情况和节能效果进行验证。项目地辐照资源好，联合供热系统运行稳定、效果良好。     

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。     

太阳能辅助三套管蓄能器的供热实验

为改善空气源热泵及三套管蓄能换热器的低温适应性,对太阳能辅助三套管蓄能器供热模式进行实验研究。结果表明,升高太阳能热水温度或增大热水流量皆可提升系统的供热能效,在相同供热水流量和供热水温度条件下,相比空气源热泵或三套管蓄能器供热,新模式的制热功率可分别提高57%和13%,功耗可分别降低42%和41%。太阳能辅助三套管蓄能器供热模式可有效改善空气源热泵及三套管蓄能换热器的低温适应性,且运行过程稳定,能效较高。     

Thermal Efficiency Optimization of a Ground Source Heat Pump System by Assistant Preheating/Precooling: A Case Study on a Heating-Load Dominated Building

Operation strategies of Ground Source Heat Pump System(GSHPS) such as continuous or intermittent approaches have been extensively studied. In this work, a novel strategy was proposed to maximize the energy efficiency of GSHPS. In this approach, the buildings was first air-conditioned by the preheating/precooling mode and the rest thermal load was covered by the heat pump(HP) mode. The system performance can then be optimized by considering the combination of these two operating modes. A case stu...     

相变蓄热蒸发型空气源热泵性能实验研究

针对北方低温环境下空气源热泵性能低劣的状况,开发设计一种相变蓄热蒸发型空气源热泵系统,相变蓄热器由蓄热材料、双盘管和保温层组成,该热泵系统可在供热-蓄热、供热-放热和除霜-放热模式下运行。通过人工模拟各种不同环境温度对该热泵系统的不同运行模式进行性能测试。测试结果显示:相变蓄热蒸发型空气源热泵系统在3种模式下都具有优良的性能,在超低环境温度-25℃和-30℃下运行时,制热性能系数COP分别为2.00和1.94,制热量仍能满足供热需求,同时压缩机排汽温度显著降低。实验研究结果表明,该相变蓄热蒸发型空气源热泵系统能够解决空气源热泵在供热过程中存在的能量供需矛盾,同时可提高空气源热泵在低温运行下的各种性能。