太阳能-土壤蓄热融雪系统融雪机理的研究

利用FLUENT对太阳能融雪系统路面冰雪融化过程进行数值模拟,得出路面融雪的温度场及相界面移动规律.对系统参数的选择进行分析,得出融雪所需时间与影响太阳能融雪系统工作特性的一些参数(外界环境条件、管径、埋管深度、管间距)的关系.所得结论对太阳能-土壤蓄热融雪系统路面部分的设计以及优化有重要的参考价值.     

太阳能及土壤源耦合融雪化冰系统特性研究

道路雪后结冰对道路的使用率和安全性带来极大的负面影响,因此,道路融雪受到广泛关注。采用道路融雪系统可以解决道路结冰的问题,与传统的机械清除和加入融雪剂的方式相比,应用太阳能蓄热和土壤源热泵耦合的形式进行融雪,可以节省大量的人力物力,并且起到了环保的作用。文中主要研究了道路融雪系统的融雪机理,并且在稳态模型的条件下,进行负荷计算和系统的设计。以北京市为例,进行融雪负荷的具体计算,分析了融雪负荷与气象参数和管道参数之间的关系,从而为融雪化冰系统提供了理论基础。     

太阳能与土壤源耦合供暖系统的实验研究

在分析太阳能、土壤源热泵及联合供热特点的基础上,研究了太阳能热泵独立系统、土壤源耦合热泵系统运行模式的制热性能和节能效果,建立了太阳能蓄能-热泵耦合热泵系统的供暖模式及优化模型.通过采暖季初期的太阳能蓄能、供暖,土壤源热泵独立供暖及太阳能-土壤源耦合热泵供热的实验研究,验证了太阳能-土壤源耦合热泵供暖模式的可行性和经济...     

太阳能-土壤源复合热泵系统的构建分析

多能互补对于减少常规能源的大量消耗,具有非常重要的节能意义。以太阳能与土壤源的充分互补为核心,构建太阳能一土壤源复合热泵系统,分析该系统的互补特性、组成原理、运行模式等关键问题,为其深入研究和应用推广奠定基础。     

太阳能-地热道路融雪系统路面传热特性的数值研究

初步建立了道路融雪系统的路面传热模型,并基于典型年逐时气象数据与复合边界条件,进行了稳态传热数值模拟,分析了不同埋管深度和加热温度对道路融雪性能的影响,得到了最大和待融热负荷与降雪量、环境温度、相对湿度以及风速等因素之间的关系,可为工程设计应用提供必要的参考依据。     

太阳能-土壤源热能流体加热道路融雪系统融雪模型的建立

综合考虑融化雪水在道路结构中的传递对道路材料热物理性质的影响,利用含水量作耦合项,建立太阳能-土壤源热能复合流体加热路面融雪系统的温-湿耦合融雪模型,运用显式有限差分法编制模型程序,实现融雪系统仿真。基于建立的模型,探讨计算深度、融雪目标等模型参数对太阳能-土壤源热能复合流体加热路面融雪系统融雪效果评价的影响,得到融雪模型合理的计算深度,并分析融雪目标与融雪系统设计热负荷间的关系。     

太阳能-土壤源热能复合道路融雪系统融雪特性的仿真分析

针对太阳能-土壤源热能复合道路融雪系统融雪过程,基于自行开发的道路融雪系统融雪模型,采用仿真分析的方法探讨环境温度、雪层厚度、输入热功率等融雪条件对融雪过程中的待融阶段、融化阶段及融后蒸发阶段融雪特性的影响;在此基础上,基于显著影响不同阶段融雪特性的因素,开展太阳能-土壤源热能复合道路融雪系统运行策略的研究,建立针对融雪过程不同阶段的系统运行过程控制图,提出融雪系统运行策略,为太阳能-土壤源热能复合道路融雪系统的运行过程控制提供参考。     

应用于道路融雪中太阳能集热蓄能和地下换热器影响作用研究

针对新型道路融雪化冰技术的太阳能路面集热和地下蓄能过程进行模型分析,研究逐年长期地能利用和热泵循环过程的基本性能。研究表明:运行5a后,有、无蓄能过程的热泵系统间COP相差达10%。其中,非蓄能条件下,地下均衡温度降低,热泵耗能增加,COP降低;采用集热蓄能,补偿地下热量缺失,可以达到地温恢复或增高,提升运行效能。此外,比较四孔和七孔地下换热器设置规模,两者间的流体最低温度相差2倍以上,孔数规模对地下温度、吸热量和热泵效能影响较大。因此,在地下换热器系统设计中,即要考虑孔数规模的经济性,又要保证热力性能。     

太阳能-土壤耦合热泵长年蓄热土壤热平衡分析

以严寒地区季节性蓄热太阳能-土壤耦合热泵系统为研究对象,通过数值模拟的方法,对该系统在长年蓄、取热情况下土壤的热平衡状况进行分析并对系统模型进行实验验证。研究结果表明:系统在相同控制条件下运行,蓄热量大于取热量,土壤温度得到有效提升,但由于连续多年蓄热土壤中出现热堆积现象,蓄热量逐年下降并趋于平稳;土壤温度的逐年升高使热泵COP保持在较高水平,但每年提升的幅度不大,可在土壤平均温度趋于稳定时减少蓄热量,使土壤热量达到平衡。     

地热能道路融雪化冰过程实验研究

建立了一套小型地热能道路融雪实验系统,进行了不同工况下的融化实验.结果表明,路面融化面积比曲线可以分为3个阶段:静止期、启动期和加速期.临界融化面积比与冰雪物理特性有关.当流体加热温度和环境条件相同时,平均融化速率大小顺序为:碎冰>实冰>人工雪>自然雪.当冰雪面积和厚度相同时,融化时间快慢顺序为:自然雪>人工雪>碎冰>实冰.与提高流体加热温度相比,合理设置待融时间可以更有效地缩短融化时间.采用35～40℃的地热尾水来实现道路融雪化冰是完全可行的,且有利于能量梯级利用.     

地热热管融雪系统应用研究

基于热管技术,设计“地热热管道路融雪系统”,采用重力式热管将恒温层中的热量传递到道路表面以防止积雪.通过对热管及土壤中传热过程的分析,建立热管当量对流换热系数的物理模型,形成模拟热管在土壤中换热过程的有效数值方法.通过对融雪系统的三维非稳态数值模拟,得到热管运行30d内土壤温度分布的变化过程.数值计算结果显示,所设计的融雪系统能有效提高路面温度、防止积雪,可长期运行且无需外加动力,具有重要的工程应用价值.     

寒冷地区太阳能-土壤源热泵系统运行方式的探讨

在太阳能—土壤源热泵系统中，合理确定其运行工况，对系统运行的经济性、可靠性具有重要意义。该文对寒冷地区太阳能热泵系统在各种运行工况的运行特性及太阳能—土壤源热泵系统在各种运行方式下的运行时间分配比例进行理论研究，为太阳能—土壤源热泵系统的设计、运行管理提供参考。     

空调蓄冷材料及蓄冷球内非固定融化问题的研究

通过实验方法研究了空调蓄冷材料的相变温度、相变潜热和比热等热学性能。并对该种蓄冷材料制成的蓄冷球进行了释冷特性的研究,探讨了蓄冷球内固液密度差引起的固态物上浮对蓄冷球融化释冷的影响,得到了融化率随时间的变化关系。结果表明:该蓄冷材料融解热为149.4kJ/kg,相变温度为7.9℃,该相变材料可作为空调蓄冷材料,蓄冷球的直径及固液密度差对融化释冷特性有较大影响。     

太阳能-土壤热源热泵的性能研究

低品位能利用热泵试验台上,进行了太阳能-土壤热源热泵交替供暖运行实验研究,测得其总体平均供热系数为2.78。     

太阳能、蓄热与地源热泵组合系统能量分析与实验

在天津地区设计建成太阳能、蓄热与地源热泵组合系统(SGCHPSS),实现建筑物供暖、空调、供热水三联供。对组合系统运行模式进行研究,在TRNSYS平台上模拟得到太阳能、地表能的组合、匹配利用关系,及两种热源对整个系统的能量贡献;模拟得到4～7月份太阳能向地下土壤的跨季节蓄热量。进行示范工程实验,得到土壤跨季节蓄热与地源热泵系统全年运行情况,并进行全年土壤热平衡与系统能耗分析。     

地热能道路融雪过程的临界融化面积比现象

建立了地热能道路融雪过程的理论预测模型,其中考虑了雪层的毛细作用与热质交换特性。对融雪过程中临界融化面积比现象的产生机理进行了深入分析。结果表明,临界融化面积比不随加热流体温度、环境条件以及埋管布置(埋深和间距)等因素而变化,是由埋管布置本身导致的不均匀路面热流以及雪层本身的多孔特性二者共同作用的结果。与加热流体温度相比,埋管布置和待融时间对融雪时间的影响更大,是融雪系统优化设计的最重要因素。