空气源热泵直接地板辐射采暖系统实验研究及热力性能分析

针对空气源热泵制冷剂直接地板辐射采暖系统,建立热力分析模型,结合实验实测数据,计算分析了不同室外环境下,系统能效比和各组成部件(火用)损失,并对比分析评价了不同采暖系统综合热力性能,为优化系统能效和各组成部件节能提供理论和实际依据.结果表明:实验条件下,空气源热泵运行供热稳定,地板表面温度达到26℃,室内温度为22℃,完全满足室内供暖要求.空气源热泵机组正常供热运行模式下,室外温度为7.8℃时,系统小时能效比HEER达到3.42,而出现结霜情况下,系统HEER仍在2.4以上.系统(火用)效率在30％以上,系统各部件(火用)损失中,压缩机所占比例最大,地板盘管和蒸发器次之,膨胀阀最小,分别为24％、13％、11％、5％,且系统管路输送系统(火用)损失较大,达到12％.综合比较能量转换率和(火用)效率,空气源直接地板辐射采暖系统具有良好的节能性.     

热经济系数(火用)分析法在能源管理中的应用

通过对热动力装置系统的(火用)分析,指出了(火用)在能源中的作用.提出了一种对(火用)能系统进行热经济性分析决策的方法-热经济系数法,并以实例探讨了其方法在方案选择中的应用.总结了(火用)效率与热经济系数之间的关系.     

太阳能/直蒸式水源热泵耦合供暖系统的应用研究

为解决农村采暖问题,设计了一种太阳能/直蒸式水源热泵耦合供暖系统;该系统日间利用太阳能供暖,同时将热量储存在蓄热水箱中;夜间采用水-冰相变释放的潜热供暖。实验结果显示：该系统在直蒸式水源热泵进口温度为15℃时的制热能效比COP为4.5;在直蒸式水源热泵出口温度为0℃时的制热能效比COP为2.9;系统性能稳定,水源热泵进口温度在-5～15℃的运行良好。经济性分析结果显示;该系统的运行费用较低。以期为河北省南部地区乡镇住宅采暖提供技术可靠、供暖稳定、初装成本较低的新型供暖系统。     

土壤源热泵系统的[火用]分析

对组成土壤源热泵系统的3个回路以及整个系统的制冷和制热工况进行了全面的(火用)分析,分别给出了它们的(火用)损失、(火用)效率、(火用)损率、(火用)损系数以及热力学完善度的表达式.结果表明:在对系统进行(火用)分析时,必须将这几个指标结合起来使用.在整个系统中,(火用)损率最大的部件是压缩机,而(火用)效率与热力学完善度最低的却是土壤热交换器.因此,压缩机和土壤热交换器是整个系统改进的首要对象.     

微网风电系统的储能火用模型与火用经济研究

微网风电系统加装储能装置联合运行时,存在多种异质能量的相互转化,因此对系统性能的有效评估较为困难。为了准确衡量风能在系统中的利用、转化、损失特性,文章基于[火用]经济学基本原理,建立微网风储系统[火用]平衡及[火用]成本守恒模型,并依据所建模型确定系统各单元[火用]效率;同时确立[火用]优化潜力、成本差及[火用]经济因子的系统性能评估指标,并对微网热力学特性及经济性进行有效分析。通过试验表明,该模型能够可靠地对微网风储系统能效及经济性进行评估,可指明系统[火用]效率极大化的优化目标。     

基于TRNSYS的多源热泵供能系统运行模拟分析

为解决海防工程能源利用率低、浪费能源的问题,基于TRNSYS软件针对天津地区某海防工程多源热泵供能系统运行模拟,得到太阳能—空气源热泵—海水源热泵多能互补耦合系统,全天候保证海防工程内部的供暖、制冷以及生活热水需求。系统在设定参数情况下运行,全年能耗为3 149.8 kWh,空调制冷制热能效比COP约为3.8,系统性能较高。研究结果对于太阳能—空气源热泵—海水源热泵多能互补的耦合系统性能提升有一定参考价值。     

不同工质条件下污水源冷热水机组的性能分析

介绍污水源冷热水机组的工作原理及污水的特性,推导出了污水源冷热水机组在制冷和热泵工况下的各个设备的（火用）损失、整个机组的（火用）效率以及一次能源利用率的计算公式。分析比较不同工质条件下机组在夏季制冷和冬季制热工况时,整个机组的（火用）效率、机组COP值、一次能源利用率等,得出R407C是污水源热泵理想工质的结论。     

太阳能-空气源双能源复合供暖在严寒地区农村住宅中的应用研究

针对空气源热泵热风机在室外低温环境下供暖性能衰减，导致室内冬季供暖效果变差等问题，为充分发挥资源优势，提出了一种太阳能-空气源双能源复合高效集成装置，实现了太阳能集热器与低温空气源热泵热风机联合供暖。介绍了该集成装置的技术原理和控制策略，通过TRNSYS软件对该集成装置在哈尔滨地区农村住宅的供暖效果进行了研究，并对该集成装置供暖和低温空气源热泵热风机单独供暖的效果进行了对比分析。研究结果表明：太阳能-空气源双能源复合高效集成装置实现了太阳能与空气源两种能源更为合理的供暖时段匹配。在整个供暖季，与低温空气源热泵热风机单独供暖相比，该集成装置的供暖效果更好且能耗更低，其系统总能耗降低了2034.8 kWh，制热能效比提升了35.06%。     

空气源热泵在农村地区应用下的制热性能测试

对空气源热泵散热器系统在农村地区冬季供暖效果和制热性能进行测试,结果表明:在室外平均温度-7.49℃以下,测试房间内温度在16.91~18.65℃;连续30min不停机测试下,空气源热泵机组制热平均性能系数为2.52。连续测试4d,机组温控器设定50℃情况下,热泵机组制热平均性能系数为2.19,热泵系统能效比为1.94。     

太阳能相变蓄热复合土壤源热泵系统的研究

叙述了以太阳能相变蓄热装置蓄热,且与蒸发器进口处换热的辅助热泵系统,用20号蓄热专用石蜡,通过板式换热器与蒸发器进水管进行热量传递的实验。指出,利用太阳能集热器在白天升高蒸发器侧的温度提高热泵效率,利用储存在蓄热装置中的热量夜晚可对蒸发器的进水增温,以此实现太阳能相变蓄热装置与复合土壤源热泵系统的良好结合,提高整个系统的供热效率。     

基于粒子群算法的空气源热泵供暖系统运行优化研究北大核心CSCD

为研究空气源热泵供暖系统节能运行控制策略,文章基于空气源热泵机组及循环水泵的运行特性,建立了空气源热泵供暖系统运行模型,通过TRNSYS建立目标建筑供暖系统仿真模拟及寻优平台,采用粒子群算法对热泵出水温度、水泵频率这对相互耦合的变量进行寻优,在保证室内热舒适的前提下,以供暖系统整体能耗最低为目标,得到在不同环境参数时的系统最佳运行参数。通过实例模拟结果表明:与原有运行策略相比,系统采用优化后的参数运行可减少10.6%的能源消耗,系统综合能效比(COP)提高9.0%。该优化控制策略可有效提高系统性能,降低能源消耗。     

中温闭式热泵干燥消防水带系统的(火用)分析

通过(火用)分析的方法分析以R134a为制冷剂的中温闭式热泵干燥消防水带系统的性能，对比研究不同干燥温度下系统COP、单位能耗除湿量、(火用)损失以及(火用)效率的变化情况，确定系统最佳干燥工况。结果表明：随着干燥温度的提高，干燥时间逐渐变短，系统COP逐渐降低，总(火用)损失降低，(火用)效率随之增加。在干燥温度为65℃时系统总耗电量达到最小值，为3.01 kWh。此时单位能耗除湿量（SMER）达到最大，为0.537 kg/kWh。系统(火用)效率在干燥温度为60℃时达到最大，为44.2%，比干燥温度为40℃的最低(火用)效率提高87.3%。     

农村住宅多能源互补供暖节能技术

北方农村住宅中热效率低的分散式采暖方式,污染严重。提出在北方农村采用太阳能、空气源热泵及生物质能耦合多能源互补供暖系统。应用TRNSYS软件,以西安地区典型农村住宅为例,对太阳能-空气源热泵-生物质能多能源互补供热系统进行模拟。模拟结果表明:多能源互补供暖系统中,在整个采暖期太阳能贡献率为42.18%,其余负荷可由空气源热泵和生物质能进行补充。     

A new type of phase change heat storage tank in solar energy combination system

介绍了一种新型笼屉式相变蓄热水箱,通过实验测试对比分析相变蓄热水箱与普通蓄热水箱对太阳能组合系统的太阳能保证率及系统能效比的影响。实验表明：同等水箱容积,使用相变蓄热水箱时太阳能集热系统的小时集热量为普通蓄热水箱的3.7倍,相变蓄热水箱有利于提高太阳能保证率及系统能效比。在太阳能辐照强度相似的情况下,相变蓄热水箱会使太阳能保证率平均提高72%,使系统能效比平均提高26%。同时相变蓄热水箱可减少夜间水箱上部的热损失,使水箱上部水温降减少50%。     

严寒地区太阳能-空气源热泵系统供暖实验研究

针对严寒地区所构建的太阳能-空气源热泵系统供暖实验装置,进行热泵独立运行及蓄热水箱-热泵双热源联合运行的供暖特性研究。结果表明:使用空气源热泵单独供暖时,当室外温度低于-12℃时系统COPs达到最低,无法满足室内采暖需求;当室外温度在-12～-7℃之间时,室内采暖需求虽可得到满足,但系统COPs仅为1.10～1.44,节能效果不明显;当室外温度大于-7℃时,室内平均温度可达到20℃以上,系统节能性较好;蓄热水箱的加入会影响运行初期机组的稳定性,但可使室温得到快速提升并提高系统的制热性能,在相同运行条件下,蓄热水箱-热泵混合供暖期间室内平均温度为24.61℃,系统COPs为2.01,较蓄热水箱与空气源热泵交替供暖及单一空气源热泵供暖模式分别提高6.90%、21.08%,供暖效果最佳。     

闭式布雷顿循环热泵储电系统的(火用)分析

该文针对一种基于闭式布雷顿循环的热泵储电系统，分析主要设备的(火用)损失与(火用)效率。对于压缩机和透平，发电系统中的压缩机由于工作温度区间跨越了环境温度，具有最高的(火用)损失；对于换热器，工作在环境温度附近的低温换热器(火用)效率最低（不考虑水冷换热器），而(火用)损失最大的为水冷换热器。计算得到本系统的(火用)效率为59.27%。提高压缩机和透平的效率可提升系统(火用)效率，且发电系统中的设备效率对系统(火用)效率的影响更显著；此外，降低冷却水的温度或有效利用冷却水的热量均可以提高系统的(火用)效率。     

严寒地区太阳能-地源热泵与热网互补供暖运行方式研究

文章研究了严寒地区由太阳能-地源热泵与热网组成的互补供暖系统,在串联和并联两种运行方式下的性能情况。文章构建了两种运行方式下互补供暖系统的仿真模型,对该系统各部件进行了选型设计,对系统性能进行了仿真模拟并进行了经济性分析。结果表明:串联运行方式下互补供暖系统中地埋管换热器与土壤之间的最大换热效率比并联运行方式高19.8%,且串联运行方式下二者之间的换热总量要比并联运行方式高出9.44%;两种运行方式下埋管进出口水温均有下降;运行5 a后,并联运行方式下互补供暖系统的运行费用较串联运行方式下互补供暖系统略高,但从系统供暖能效及土壤温度的受扰动情况来看,并联式系统比串联式系统更具优势。     

A numerical study on heat storage water tank containing phase change materials for air source heat pump systems

构建空气源热泵-相变蓄热水箱供暖系统,通过相变储能技术的合理应用,优化了太阳能、空气热能等非连续能源的供能方式,有效提高了建筑中可再生能源的利用率。相变蓄热系统采用了6 m³的保温水箱作为蓄热容器,选取46#石蜡为主要相变材料,304#不锈钢管为封装材料。建立蓄热系统的三维数学模型,采用有效热熔法对相变材料的焓值进行处理,运用Fluent数值模拟软件,研究相变蓄热系统的蓄放热性能。模拟结果显示,系统的蓄热时间为9.2 h,理想蓄热量为102.4 kW·h,能够单独提供低能耗建筑连续采暖11.1 h。空气源热泵-相变蓄热水箱供暖系统能实现大跨度的间歇供暖,在利用非连续能源供暖领域具有良好的前景。     

纯低温余热发电系统中余热锅炉的热力学分析

以能量平衡模型和能量平衡方程为依据,对某水泥厂纯低温余热发电系统中的余热锅炉进行了热力学分析,同时分析了各种参数变化对余热锅炉(火用)效率的影响.结果表明:余热锅炉的主要外部损失为排烟(火用)损失,占锅炉总(火用)损失的45.72%;主要内部损失为传热(火用)损失,占锅炉总(火用)损失的11.28%.确定了余热锅炉耗能的薄弱环节,并提出了降低余热锅炉(火用)损和提高余热锅炉(火用)效率的途径和改进措施,为水泥厂进一步展开节能工作提供科学依据.     

耦合有机朗肯循环的液化空气储能系统性能研究

为解决液化空气储能系统(LAES)压缩热利用不完全的问题,构建了耦合有机朗肯循环的液化空气储能系统(ORC-LAES)。对ORC-LAES系统建立热力学性能计算模型,在设计参数下分析压缩机出口压力、膨胀机入口压力、加压水初温、加压水流量比及膨胀机级数对ORC-LAES系统性能的影响。结果表明,当压缩机出口压力由6 MPa上升到16 MPa、加压水初温从293 K上升到323 K时,系统的循环效率、火用效率和液化率均下降;当膨胀机入口压力由8 MPa上升到18 MPa时,系统循环效率和火用效率均增加;当加压水流量比由0.51上升到0.96时,系统循环效率和火用效率先增加再减少,流量比为0.71时,系统的循环效率和火用效率达到最大;在压缩热利用上耦合有机朗肯循环要优于增加膨胀机级数;ORC-LAES系统与LAES系统相比,循环效率提高4.8%,火用效率提升5.1%。