严寒C区太阳能热水采暖系统设计参数匹配的研究

以太阳能热水采暖系统蓄热水箱的容积与太阳能集热器的集热面积的匹配关系为研究对象,通过数值模拟的方法,以严寒C区的赤峰地区为例,参考赤峰地区的逐时气象数据,以太阳能热水采暖系统的集热效率、太阳能贡献率为优化目标,对蓄热水箱的容积与太阳能集热器的集热面积的比值(RVA)、蓄热水箱保温层厚度等设计参数进行了优化研究.研究结果...     

太阳能供暖二级水箱变容积蓄热系统能量及?分析

太阳能供暖系统中的固定容积单水箱蓄热系统,在太阳能波动供给和建筑热负荷波动需求之间存在不匹配及灵活性不足的问题。为更高效地利用太阳能,本文对二级水箱温度分层变容积蓄热太阳能供暖系统建立了MATLAB数学模型,包括集热循环、充热循环、取热循环和供热循环四部分及相应的控制策略,并运用Trnsys进行了模型验证。提出了在某时间段内,实际参与充热、取热或同时充热与取热的水箱体积为有效蓄热体积的概念。定义了集热比、有效蓄热体积平均温度、水箱热量取充比和热损比等参数对系统进行了分析与评价。研究表明:与传统的太阳能供暖固定容积单水箱温度分层蓄热系统相比,在整个供暖季,二级水箱变容积蓄热系统的热损失减少了17.2%,取充比增加了6.3%,?效率提高了6.6%,辅热能耗减少了9.5%;在供暖初期,二级水箱变容积蓄热系统的水箱温度响应时间缩短了54.9%,可更灵活快速地用于供热。二级水箱变容积蓄热系统有利于调节供暖季不同时期的供需匹配,具有良好的节能效果,可进一步为太阳能供暖系统的设计与应用提供指导。     

太阳能与空气源热泵联合供暖系统容量匹配及运行优化

针对川西藏区民居使用太阳能与空气源热泵联合供暖问题进行系统容量匹配及运行优化研究。建立太阳能与空气源热泵并联供暖系统的容量匹配及运行优化模型,以系统生命周期成本最小为优化目标,以集热器面积、热泵容量、水箱容积、热泵启停温度、热泵启停温差为优化变量,采用遗传算法进行同步优化计算。以甘孜地区为计算案例进行优化计算,结果表明:单一运行优化节能效果显著,与设计方法相比,运行费可节省19.0%,系统COP提高24.3%,热泵平均COP提高10.7%;在系统20 a寿命周期内,同步优化方法下总投资最低,与设计方法、单一运行优化和单一容量匹配相比,其总投资分别降低19.1%、11.4%和15.6%。甘孜地区并联供暖系统应以热泵为主,推荐太阳能保证率为16%,给出了优化匹配容量及运行控制策略。     

太阳能联合城市燃气锅炉供暖系统的节能设计优化

研究太阳能联合城市燃气锅炉供暖系统的节能设计优化方案。设计集太阳能集热器、蓄热水箱、换热器、水泵、燃气锅炉等重要设备于一体的联合供暖系统，分析串联供暖与并联供暖组合方式，以及适用于联合供暖组合的太阳能单独供暖、同时供暖、燃气锅炉单独供暖三种供暖模式，采用TRNSYS构建串联供暖系统与并联供暖系统模型，对串联供暖系统与并联供暖系统节能设计进行比选，并从运行经济性角度出发优化联合供暖系统容量匹配节能设计。串联供暖系统节能设计比并联供暖系统节能设计的太阳能保证率高、系统性能好、系统能耗低。     

SIMULATION OPTIMIZATION RESEARCH ON SOLAR ENERGY-PHASE CHANGE THERMAL STORAGE-FRESH AIR HEATING SYSTEM

构建太阳能-相变蓄热-新风供暖系统用于承担建筑新风负荷,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.通过使系统运行不同模式的方式达到将不稳定的太阳能变为稳定供暖热源的目的.建立耦合系统动态仿真模型并对其进行实验验证.依据此模型对系统最佳设计参数(集热系统流量、相变材料质量、相变温度等)和运行策略进行研究.     

太阳能-生物质能联合供暖系统研究

为研究太阳能-生物质能联合供暖系统的供暖效果,通过正交实验设计了多种工况,并利用TRNSYS软件对不同工况进行模拟计算得出了最优工况,按照最优工况参数进行实验研究。结果表明：在集热器面积21 m²、生物质锅炉容量10 kW、集热水箱容积1.9 m³、谷电蓄热水箱容积1 m³的工况下,联合供暖系统具有良好的热舒适性,系统平均供热效率为68.70%。     

低温多效太阳能海水淡化装置最优集热系统的匹配研究

利用实际天气的太阳辐射值,根据一套低温四效太阳能海水淡化系统稳态实验数据,通过模拟计算,研究分析与该海水淡化系统匹配的太阳能集热系统参数,给出太阳能集热系统集热器面积和储热水箱容量、海水淡化系统启动和暂停温度等参数的最佳取值范围,计算了该装置的年淡水产量,为太阳能海水淡化装置的设计提供一种有效地方法.     

太阳能吸收式空调系统集热面积的研究

分析了影响太阳能吸收式空调系统集热面积的因素;得出系统集热面积单耗的日逐时值;根据太阳能吸收式空调系统特点,提出了一种确定集热器集热面积的新方法,并以2级吸收式太阳能空调系统为例进行了详细阐述.分析结果表明,为减少集热面积,优化系统,须对太阳能空调系统增设蓄热装置.太阳能吸收式空调运行在8:00～18:00时,系统所需的最小集热面积单耗为1.085 m2/m2,其对应的蓄热器的容积单耗为0.036 3m3/m2,且随着太阳能空调运行时间的缩短,最小集热面积单耗减小,蓄热器容积单耗增加.     

基于TRNSYS的空气源热泵辅助太阳能热水系统优化研究

为实现空气源热泵辅助太阳能热水系统中关键参数的优化匹配,基于TRNSYS动态模拟平台建立完整的空气源热泵辅助太阳能热水系统模型。以系统生命周期成本为目标函数,以集热器面积、集热器倾角、水箱容积及热泵功率为优化变量,借助GENOPT软件调用Hooke-Jeeves算法对系统各变量进行同步优化,并对各优化变量进行敏感性分析。以西昌市某学生宿舍的空气源热泵辅助太阳能热水系统为研究对象进行优化。研究结果表明,优化后的COPsys普遍提高,系统性能得到明显改善,系统全年运行费用缩减,全年节电率高达9.11%。并在此基础上提出关键参数的推荐匹配原则:单位集热面积水箱容积为70 L/m~2,单位集热面积热泵功率为60 W/m~2,最佳集热器倾角为φ-6°(φ为当地纬度)。对空气源热泵辅助太阳能热水系统进行设计时,可依据以上匹配原则对热泵功率、集热器面积、水箱容积、集热器倾角按照先后顺序进行优化。研究结果可为空气源热泵辅助太阳能热水系统的优化设计提供理论依据。     

跨季蓄热多方式可调节供暖系统的模拟分析及可行性研究

针对太阳能跨季蓄热量利用不充分的问题,提出了一种多方式可调节供暖系统模型,利用温差控制原理实现系统供暖方式的自动转换.以乌鲁木齐地区某公共建筑为例,采用TRNSYS动态模拟软件对多方式可调节供暖系统进行了全年运行分析.结果表明:15 100 m3的蓄热基坑体积与6 040 m2的集热器面积恰好匹配;在非供暖期蓄热基坑内...     

槽式太阳能热发电在浑善达克沙地的应用可行性分析

使用太阳能发电模拟软件SAM3.0.3.0对在浑善达克沙地建造50MW槽式太阳能热发电站进行可行性分析。对该热电站在不同系统组合条件下的运行状况进行模拟。分析了太阳能辐射强度、地理位置、蓄热设备容量、冷却方式和辅助能源等因素对该类型电站经济性的影响。模拟结果表明:在浑善达克沙地建立50MW槽式热发电站(6h蓄热,水冷,天然气辅助热源)的上网电价可达到0.727$/kWh,另外,单位集热面积每年可减排CO2307kg。     

大规模太阳能跨季节土壤储热系统设计优化

以太阳能跨季节储热系统为研究对象,在已有低品位集中供热项目案例基础上,设计太阳能跨季节储热系统,通过数值模拟对储热体积、短周期蓄热水箱体积和循环流量进行分析,并利用Hooke-Jeeves算法,以储热效率最高为优化目标,获得太阳能集热面积与上述设计参数的匹配关系。分析结果表明:太阳能跨季节储热具有规模效应,储热体积越大,单位储热体积对应表面积越小,热损失越小。对于高径比为1,储热期和取热期入水温度分别为80和20℃的圆柱形跨季节储热体,当其体积由1万m³增加至10万m³时,体表比由0.3下降至0.13,储热效率由40%增加至75%。此外,短期蓄热水箱体积对系统性能也有较大影响,当水箱体积偏小时,集热系统运行温度偏高,集热效率偏低;水箱体积偏大时,水箱热损失率偏高。系统取热量随取热期循环流量的增加而增加,循环介质进出口温差随取热期循环流量的增加而减小。从提高系统经济性的角度考虑,集热面积、储热体积、短期蓄热水箱体积及循环流量应根据取热装置和太阳能系统动态特性进行匹配设计,系统规模不宜过大或过小。针对10万m³地埋管储热系统...     

太阳能蓄热空气罐供暖系统实验研究

菲涅尔透镜式太阳能集热器具有环保、经济和结构简单等优点。文章利用带有自动跟踪控制系统的小型菲涅尔透镜式太阳能蓄热空气罐对空气进行循环加热,通过观测太阳辐射强度、外界环境温度以及通风管出口温度的变化情况,分析太阳能蓄热空气罐供暖系统的各项性能。分析结果表明:太阳能蓄热空气罐供暖系统集热效率的最大值可以达到60%;通风管出口温度比环境温度约高出50℃。利用太阳能蓄热空气罐供暖系统在冬季进行供暖是可行的。     

基于Transys的太阳能-空气源热泵复合供暖系统优化分析

以西安市周边地区农村住宅为研究对象，基于瞬时系统模拟仿真程序(Trnsys)软件对太阳能-空气源热泵复合供暖系统进行模拟仿真，研究不同集热器倾角和不同蓄热水箱体积对热泵供热量、集热水箱供热量、热泵能耗、系统能耗和性能系数(COP)的影响。结果显示：在最优倾角55°和最优蓄热体积25 m³的条件下，太阳能与空气源热泵复合系统在11月15日至3月15日之间的系统能耗最低，为75 394 kWh。其中，空气源能耗为74 573 kWh，热泵COP为3.467，系统COP为3.98。研究结果为太阳能-空气源热泵复合供暖系统的设计及优化提供参考。     

太阳能季节蓄热采暖系统模拟分析

文中简单介绍了太阳能季节蓄热采暖系统,分析了太阳能季节蓄热采暖系统的主要设计参数,如采暖面积需求与蓄热水箱体积、集热器面积等的关系。利用TRNSYS模拟软件,对太阳能季节蓄热采暖系统进行了仿真模拟。最终得出了太阳能集热面积、房间热负荷、蓄热体积和蓄热水箱外保温层厚度与太阳能保证率的关系。     

新型复叠有机朗肯循环太阳能热发电系统的性能分析

提出一种基于两级蓄热罐和复叠有机朗肯循环的太阳能热发电系统。该系统根据太阳辐照度的变化可在额定模式和放热模式间切换，以保证发电的稳定性和持续性。采用联苯-联苯醚同时作为集热、蓄热及顶部有机朗肯循环（ORC）的工质，苯作为底部ORC工质。对系统进行热力学优化，结果表明最大热功转化效率为38.54%，甚至比采用合成油集热、双罐熔融盐蓄热的常规热发电系统效率还高，表明所提出系统具有较好的应用前景。     

太阳能采暖系统储热水箱体积匹配研究

以太阳能光热采暖系统的集热面积与储热水箱体积的匹配为研究对象,搭建基于小时级热量流动的太阳能采暖系统模型。基于此模型,对集热面积和储热体积匹配关系对系统运行效率、经济性及安全性的综合影响进行讨论。并以一个典型算例为例,结合经济性分析方法,给出太阳能采暖系统最优集热面积和水箱体积的设计流程。研究表明:单位集热面积匹配储热体积的最优值并非是一个定值,而是与系统的总集热面积有很强的相关性。系统集热面积越大,单位集热面积对应的最优储热体积越大。相应地,系统的热损失也越大,单位集热面积的有效供热量越小。因此,需要从集热量与热损失2个方面综合权衡系统规模,并合理匹配储热体积,以保证系统运行的经济性和安全性。     

跨季节蓄热水箱温度分层模型的研究及应用

以精确数值模型的计算结果为基准,分析比较温度分层模型和均温模型,得出温度分层模型可以准确预测太阳能跨季节水箱蓄热供暖系统的性能,而均温模型的计算结果偏差较大。基于温度分层模型,以北京市某一供暖建筑为例,分析研究太阳能集热面积、水箱埋入土壤深度和保温材料厚度对系统太阳能保证率及各部分性能的影响规律,为太阳能跨季节水箱蓄热供暖相关实验以及示范工程的建立提供设计依据。     

季节性蓄热太阳能地板供暖系统的性能研究

本文建立了季节性蓄热太阳能地板供暖系统的数学模型,以上海一栋别墅建筑为实例,给出了系统中蓄热水箱的平均水温变化。同时分析了太阳能集热器面积、蓄热水箱容积、建筑热损失系数及地板供暖系统每天运行时间对系统性能的影响,为该系统的优化设计提供参考。     

平板型太阳能热水装置性能实验研究

结合浙北地区的气象条件,构建了分体承压平板型太阳能热水装置,对其性能进行实验研究。结果表明:较低的集热介质温度可保证较高的集热效率,集热介质温度为18~35℃时对应集热效率为54%~45%;太阳辐照度对装置平均效率影响不大,当辐照度平均值为620~950 W/m2时装置平均效率分布为34%~43%;蓄热水箱的最高终温可达60℃;并分析了集热介质循环方式、集热介质流量及环境因素对装置性能的影响。此研究可为太阳能热泵供暖系统的设计优化提供参考。