跨季节空气-土壤蓄热式热泵系统运行特性分析

为解决严寒和寒冷地区单供暖土壤源热泵系统长期运行出现的土壤温度逐年降低问题,在充分利用现有设备的基础上,新增蓄热系统,与原系统结合使用,形成跨季节空气-土壤蓄热式热泵系统,包括直接蓄热和间接蓄热2种类型。以石家庄某单供暖住宅楼为例,利用TRNSYS软件建立跨季节空气-土壤蓄热式热泵系统仿真模型,并利用实测数据对模型进行验证。通过正交试验得到蓄热式热泵系统以总费用为评价指标时的最优方案,分析系统在最优方案下连续运行10年时的性能。结果表明：在土壤温度为10.6℃时,设置直接蓄热系统后土壤平均温度上升为15.2℃,土壤热平衡率为80.7%;在土壤温度为8.3℃时,设置间接+直接蓄热系统后土壤平均温度上升为15.5℃,土壤热平衡率为84.8%;与燃气锅炉相比,直接蓄热式热泵系统、直接+间接蓄热式热泵系统分别可节约供暖费用223.20万元和191.12万元,与燃煤锅炉相比,蓄热式热泵系统的环境效益显著。     

跨季节土壤蓄热太阳能数值模拟研究

为减少太阳能利用所受的季节性限制,以太阳能跨季节蓄热为背景,土壤为蓄热介质,利用ANSYS软件对水平地埋管与土壤的非稳态换热过程进行三维数值模拟。在流速、管径、土壤初始温度以及运行时间等条件相同的情况下,分别讨论埋管深度、管内流体温度、土壤热物性参数以及埋管间距对土壤蓄热效果的影响。结果表明:对于埋深为1.5m、2.0m、2.5m这三种工况,埋深2.5m的土壤蓄热量最大,埋深1.5m的蓄热量最小。对于流体温度为60℃、70℃、80℃这三种工况,温度为80℃的土壤蓄热量最大,60℃的蓄热量最小。对于沙土、粘土、褐土和花岗岩这四种土壤,褐土是最有利于蓄热的,沙土是最不利的。对于埋管间距为2.8m、3.2m、3.6m、4m这四种工况,土壤蓄热量随埋管间距的增大而增大,管间距为4m的土壤蓄热量最大,2.8m的蓄热量最小。     

太阳能-土壤源热泵复合系统串联运行模式试验研究

阐述太阳能-土壤源热泵复合系统的工作原理以及运行模式,对复合系统串联运行时水箱分别作为热缓存器（模式一）和热蓄存器（模式二）进行试验。结果表明,2种运行模式各有其独特之处,但是从能源利用角度来讲,模式一的太阳能利用率明显高于模式二,系统的COP（2.30）也大于模式二（2.09）。     

跨季节蓄热太阳能供热系统的技术进展

跨季节蓄热太阳能系统可为区域建筑提供生活热水用热和冬季采暖用热,供热量可占用户热量总需求的一半以上,欧美等国已经建成多个实际工程。介绍了跨季节蓄热太阳能集中供热系统及四种蓄热装置,给出了太阳能供热系统的评价指标,总结了国内该领域的研究现状,提出进一步有待研究的问题。     

跨季节土壤蓄冷-土壤源热泵系统长期运行特性实验研究

为解决土壤源热泵在长期运行条件下土壤热失衡导致的运行效率下降问题,针对夏热冬冷地区的特点,提出一种利用室外风机盘管将冬季或过渡季室外空气中的冷量存储于土壤中的跨季节蓄冷-土壤源热泵系统。利用地埋管换热系统的相似模型实验台,进行了系统运行3年的供冷、供暖、蓄冷工况实验,综合分析了埋管进出口水温、气温、土壤温度、土壤及埋管换热量、单位埋深换热量等参数,研究系统的长期运行特性。研究显示:3年的土壤平均温度分别上升0.14℃、0.22℃、0.20℃,总体来说升高幅度较小;蓄冷时的室外气温越低、土壤与室外空气的温差越大,蓄冷效果越好;埋管进出口平均温差、土壤平均温度变化、土壤换热量、埋管换热量、单位埋深换热量的大小关系一致。研究结果表明,跨季节蓄冷维持了土壤的长期热平衡,系统的长期运行效果较好。     

武汉地区太阳能-热源塔热泵复合空调系统研究

结合武汉地区某拟建项目,运用一套适用于夏热冬冷地区的太阳能-热源塔热泵复合空调系统为该项目提供冷/热源,将TRNSYS软件模拟与工程实测相结合,对全年4种典型工况下高空气干球温度、太阳辐照量等对系统性能的影响进行研究。结果表明:该系统在制冷工况和太阳能单独制热工况下满足工程要求;在热源塔热泵机组单独制热工况下能够满足要求,但综合制热系数偏低;在热泵机组和蓄热水箱复合制热工况下,当蓄热水箱水温高于12℃时系统制热系数稳定在3.6左右。     

太阳能-空气复合热源热泵系统仿真分析

为保证复合热源热泵系统在复杂工况下的稳定运行和进一步优化系统各组件之间合理、高效的能量匹配,本文设计并搭建了基于微热管阵列的太阳能-空气复合热源热泵系统,采用集中参数法建立系统数学模型,分别从系统的发电效率、集热效率、制热功率和性能系数(COP)4个方面基于实验数据进行模型验证与分析,利用控制变量法研究了太阳辐照度和环境温度等参数对热泵系统在光伏/光热-水&空气源热泵运行模式下系统性能的影响,并对其运行特性进行综合评价。结果表明：所建数学模型具有较好的准确性,模拟值与实验值的相对误差均在±15%之间。光伏/光热-水&空气源热泵系统运行模式下发电效率和集热效率均值分别为13.91%和41.14%,COP均值为2.29。此外,当辐照度和环境温度分别以500 W/m²和15℃为单一变量时,系统COP分别提升21.0%和29.8%。     

太阳能-空气源复合热泵性能研究

为提高空气源热泵的低温适用性,通过在焓差试验室设定工况条件下进行试验,研究标准工况下3种太阳能热水温度与7种风机频率对太阳能-空气源复合热泵机组制热性能的影响。试验结果表明,在20 Hz变化到50 Hz风机频率的工况下,随着蒸发器通入太阳能热水水温的升高,机组制热量增加越明显,当通入30℃太阳能热水时,机组制热量比单一空气源热泵制热量平均可增加24.4%。通过不同环境工况下无太阳能热水与利用20℃太阳能热水条件的制热量对比,结果表明,随着环境温度降低,太阳能热水作用越明显。利用20℃热水时,在7种风机频率工况下,制热量平均增加23.3%。     

太阳能复合能源空调热水系统中热泵系统换热性能的试验研究

通过将太阳能热水系统和空调热泵系统结合,设计出太阳能复合能源空调系统.针对该新型系统中的热泵空调热水子系统进行研究,在标准工况下,分别对该系统的3种模式下的换热性能进行试验,数据分析结果表明该系统比传统系统更为高效的,其单独制冷模式下系统最高COP可达5.34,单独热水模式下的静态加热系统COP可达5.78,制冷兼热水模式下系统COP可达4.5.     

太阳能热泵热水系统特性研究及其进展

介绍太阳能热泵热水系统的基本原理，以及近年来国内外学者对太阳能热泵热水系统的结构型式、运行参数、容量匹配及循环工质等相关特性方面的理论分析和实验研究。在此基础上综合分析系统参数对循环性能的影响，提出系统设计和运行控制等方面的一些改进措施，并指出推广该项技术目前需要解决的一系列问题。该工作对于更有效地利用太阳能热泵热水系统有比较积极的意义。     

太阳能相变蓄热应用于吸收式制冷的研究

介绍了一种将太阳能相变蓄热技术应用于两级吸收式制冷的新型空调系统,简要分析了该系统的装置结构、工作原理和使用优点.对相变蓄热装置放热过程中放热盘管出水温度随放热时间的变化关系进行了实验测量,并对两级吸收式制冷系统效率进行了分析.通过研究可知,该太阳能空调系统有效解决了以往系统不稳定性和间断性问题;太阳能相变蓄热装置具有体积小、蓄热量大、放热速率大、连续放热温度均匀、便于控制热源加热温度等特点,适合储存太阳能并为吸收式制冷系统提供加热热源.综合考虑系统设备简单,加工要求低的制造特点,所以吸收式制冷以太阳能等低品位热源驱动有着良好的发展前景.     

基于TRNSYS的太阳能-热泵联合供热水系统运行性能研究

基于TRNSYS软件建立了太阳能与空气源热泵联合供水系统模型,模拟了长沙地区某学生宿舍不同季节水箱内的水温变化及运行能耗特点。结果表明,所选取的时间-温差控制方案下该系统各个月的水温基本上可以满足用户需求。通过比较各供热水系统各月吸收太阳热量、热泵能耗、各个部件能耗,得出夏季热泵能耗最少,太阳能利用率最高,该系统节约能源最多。研究结果对掌握太阳能供热水系统性能及改善整个系统的设计与控制具有参考价值。     

相变蓄热材料应用于太阳能采暖的研究现状

随着太阳能的不断开发,其相关材料的产品也在不断升级革新,其中应用于采暖的蓄热材料成为目前业界关注的热点之一。相变蓄能材料因具有蓄热密度高、高耐热性、高传导性、低膨胀性、易控制等优点,在建筑节能、余热的回收以及太阳能供暖系统中被广泛应用。文章概述了相变蓄热材料应用于太阳能采暖的研究进展,以及中低温相变蓄热材料的划分、应用领域,同时介绍了一种适宜配合太阳能应用的相变蓄热材料,并介绍了有关复合相变蓄热材料和相变蓄热材料微胶囊化的种类及发展趋势。并就相变蓄热材料的研究热点进行了分析。相变蓄热技术是解决太阳能不稳定、间歇性问题的关键技术,是未来太阳能采暖技术推广应用的发展方向。     

不同气候区太阳能-空气源热泵热水系统运行性能评价

本文采用非稳态制热实验方法测试空气源热泵在典型工况下的能效系数,测试不同日照强度下太阳能平板集热器的热效率,分析户用太阳能-空气源热泵热水系统在3～5人典型住宅用户热水负荷下的运行性能;选取不同气候区的代表城市,结合典型年气象数据,评价该系统在不同地区的太阳能贡献率和热水系统全年能效系数(APF)。得出:寒冷、夏热冬冷、夏热冬暖和温和地区热泵机组单独运行时系统APF_h分别为3.03、3.34、3.79、3.28;4个地区太阳能年贡献率分别为29.82%、32.07%、29.58%、38.62%,太阳能-空气源热泵组合系统APF_s分别可达3.67、4.06、4.39、4.45。     

小型太阳能-热泵耦合系统供暖应用研究

设计具有多种运行模式的太阳能-热泵耦合系统,仅对以太阳能系统制取的低温热水为低温热源的水源热泵系统进行性能测试与数据分析,结果表明:太阳能集热效率最高可达52.8%,热泵COP最大可达3.5;该太阳能-热泵耦合系统可实现能源的综合利用。     

太阳能与常规能源复合空调/热泵系统在别墅建筑中的应用研究

为实现太阳能在绿色节能建筑中的应用,根据别墅建筑特点,结合溴化锂吸收式制冷／热泵系统的特点,提出太阳能与常规能源复合的空调／热泵系统。系统内采用了潜能储存和常规莆能综合技术,提高了系统的蓄能密度,并解决了吸收式热泵系统运行必须有16℃以上热源的问题。系统可为别墅建筑提供夏季空调,冬季采暖以及全年的卫生用水。建立了太阳能综合系统运行特性分析的计算模型,并以北京、西安、兰州三处太阳能较为丰富的地区为例,结合气候条件对系统运行特性进行了计算分析,给出了系统内能量分配与平衡的关系,并对系统运行作了简要的经济性评价。     

太阳能-空气源热泵蒸发器抗结霜特性研究

研制一种太阳能-空气源热泵蒸发器,试验对比太阳能-空气源热泵与常规空气源热泵的性能,采用可以直接体现热泵蒸发器除霜能效水平的除霜性能系数进行评价。试验结果显示,太阳能-空气源热泵的逆循环除霜性能系数为0.29,相比常规空气源热泵提高26.1%,这说明太阳能-空气源热泵蒸发器可有效提高热泵除霜能效。     

适用于近零能耗建筑的新型太阳能-污水源热泵系统运行特性

本文提出了一种新型太阳能-污水源热泵供暖系统,并研究在长春、乌鲁木齐、西宁、北京及上海5地近零能耗建筑中冬季供暖、全年供生活热水的运行效果与经济性。结果表明：系统在5地的供暖平均温度均达到40℃以上,供生活热水平均温度在电补热前也可以保证在33℃以上,可见本系统运行效果良好但仍需要电补热来保证运行的可靠性;5地冬季系统运行能效均达到3.5以上,节能效果显著;除乌鲁木齐(同其它城市相比燃气价格偏低)外,其它4地在应用本系统时,经济性均高于传统的电热水系统和天然气热水系统。     

太阳能-空气光伏/光热一体化热泵热水系统实验特性

本文研究了一种新型光伏/光热一体化(PV/T)复合热源热泵热水系统,将多孔扁盒式PV/T集热板与空气源热泵相结合,根据不同控制方式组合成双热源并联、单太阳能和单空气能三种不同运行模式。在室外环境温度28.5℃下,将200 L 30℃热水加热到55℃,研究了加热时间、热水温度、COP等性能的变化规律,结果表明双热源并联运行模式下分别比单太阳能模式和单空气能模式的加热时间缩短了42%和54%,COP分别提高了32.78%和47.64%;同时实验研究了在夏季工况下将200 L水从9∶00循环加热到17∶00过程中系统热性能,探讨了太阳辐射强度、PV/T集热板温度对光电/光热效率的影响,通过实验对比可以得出在热电模式下系统的光电效率η_(pv)比单一光电模式平均高25.8%.     

家用直膨式太阳能热泵热水系统试验研究

搭建家用直膨式太阳能热泵热水系统试验台,测试分析太阳辐照度、水箱设定温度、集热蒸发器面积等对系统性能的影响。研究发现:在太阳辐照度由780 W/m~2提高到900 W/m~2时,系统平均COP可提高8%左右;该系统相比于同工况下常规空气源热泵热水系统平均COP提高33.2%左右;水箱设定温度每提高5℃,系统平均COP降低12%左右,建议控制水箱温度在50～55℃;综合考虑系统经济性、加热时间及系统性能,建议将采用容积为150 L水箱的直膨式太阳能热泵热水系统的集热蒸发器面积控制在2.0～2.6 m~2。