太阳能-土壤源热泵系统仿真建模及运行研究

基于太阳能-土壤源热泵系统各部件之间的耦合关系,建立了太阳能-土壤源热泵系统中热泵机组、地下埋管换热器、太阳能集热器及蓄热水箱等各组成部分的仿真模型,对某一实际工程应用DeST软件计算建筑物负荷,并建立了太阳能-土壤源热泵系统的模型,分析研究了该系统在动态和静态两种运行模式下的性能特征,并得出两种运行状态下系统平均制热性能系数COPh值分别达到3.5和2.98.     

蓄能型振荡热管太阳能集热器性能研究

本文设计了一种蓄能型振荡热管太阳能集热器,将其应用在蓄能型振荡热管太阳能热泵系统中,实现太阳能分季节全天候利用,提高能源利用率.使用Gambit软件建立蓄能型振荡热管太阳能集热器的三维模型,并利用Fluent软件对蓄能型振荡热管太阳能集热器中相变材料的蓄热过程进行了模拟研究,得到不同集热器结构参数、集热器内蓄能材料、太阳辐射强度、外界换热条件等对其温度场、液化率等的影响.根据模拟结果,振荡热管间距选17 mm,真空管后增设金属反射板,集热管内采用复合相变材料,夏季利用高温相变材料蓄热直接加热热水,冬季利用低温相变材料给热泵蒸发器供热,从而提高系统整体性能.     

基于地温平衡的太阳能-地源热泵系统设计

地温恒定是太阳能和地源热泵合理匹配的重要判据.以北京某别墅建筑为算例,提出了太阳能-地源热泵蓄热系统的流程和运行策略;基于复合系统能量平衡关系耦合热泵机组与集热器,推导出集热器的平均效率和集热器的面积;通过“地热之星”软件设计地埋管并模拟地温变化,表明复合系统能较好的维持地温恒定.     

蓄能型太阳能热泵系统中复合材料蓄热过程研究

设计了一种分季节蓄能型太阳能热泵热水系统,集太阳能集热容器、相变储能容器、热管于一体,利用Fluent软件对蓄能型太阳能集热器开展了数值模拟,使用Solidification/Melting和VOF模型模拟癸酸/62#石蜡复合相变材料蓄热过程,并采用Boussinesq近似法考虑了自然对流的影响. 结果表明,在集热器内只充灌单一相变材料不能满足不同季节蓄能型热泵系统的供热水需求. 由癸酸和62#石蜡组成的复合相变材料在蓄能过程中出现了两个相变温度,分别在32.66 ℃和59.45 ℃,可以满足本系统不同季节的蓄热需求. 蓄热过程中,由于癸酸和62#石蜡本身密度差以及浮升力的影响,真空管纵向截面出现了温度分层现象. 结果可为复合相变储能材料的推广应用提供可靠的理论依据.     

太阳能-空气源热泵采暖系统节能经济性分析

以徐州某住宅建筑为例,使用DeST进行全年能耗模拟,在此基础上确定太阳能集热器面积及热泵规格,计算太阳能-空气源热泵、空气源热泵、电锅炉3种系统设备的初投资及运行费用,并对比分析采暖节能性,最后采用动态投资效益评价法对经济性进行评价,结果表明太阳能-空气源热泵系统相比于其他两系统节能性与经济性均优异.     

制冷剂工质裸板太阳能集热器热性能模拟

为了对裸板太阳能集热器进行热性能分析及优化设计,建立其分布参数均相流动数学模型.该模型基于直膨式太阳能热泵热水系统,利用换热管内、外换热方程和热平衡方程,对过热区和两相区按焓差均分进行划分,采用二分法以换热管长为迭代判据进行求解.通过理论计算分析集热管内制冷剂状态变化和结构参数、运行参数、环境参数对集热器集热效率的影响.模拟结果表明:两相区制冷剂干度变化近似为线性;室外环境温度升高和集热板厚度增大可显著提高集热器集热效率;太阳辐射强度、水箱水温和集热管间距增大使集热效率降低;增加集热管内径对提高集热效率作用不大.     

PV-SAHP/HP复合系统不同运行模式下系统性能的实验研究

为拓展太阳能的利用方式,减少能源消耗,将光伏-太阳能热泵与热管进行有机结合,提出了光伏-太阳能热泵/热管复合系统的思想;设计并搭建了光伏-太阳能热泵/热管复合系统实验测试平台,对热管单独运行和热泵单独运行模式下系统的性能进行了实验研究.结果表明,在热管单独运行模式下,系统的日平均光热效率低于普通的PV/T系统;而热泵单独运行模式下,系统具有较高的日平均光热效率及热泵的性能系数.     

太阳能空气源热泵复合系统实验研究

本文基于太阳能集热器的运行不稳定性和空气源热泵冬夏季极限天气性能衰减,建立了一种太阳能一空气源复合热泵系统,并对其运行模式和技术特点进行了分析.实验测试了夏季名义工况和最大负荷工况下复合系统制冷兼制热水性能系数;冬季室外换热器需要和不需要周期除霜工况下复合系统的制热性能系数;冬季周期除霜工况下热泵的除霜时间和除霜效果.结果表明:该复合系统在夏季(名义和最大负荷工况)和冬季(除霜、不除霜工况)的COP比常规空气源热泵系统高;冬季除霜条件下利用蓄热热水热量反向除霜时间明显小于常规除霜模式的除霜时间且效果良好.     

某办公楼太阳能温水一天然气直燃型溴化锂吸收式空调系统技术经济性分析

以某办公楼作为研究对象,研究不同空调系统方案冷热源的设备投资,运用当量满负荷运行时间法对各方案能耗进行计算,得到其运行费用及对环境的影响,并对不同空调系统方案的冷热源采用年经常费法进行分析.结果表明:在经济性方面,风冷热泵冷热水空调系统为最佳方案,太阳能温水—天然气直燃型溴化锂吸收式空调系统次之;在能耗方面,太阳能集热器的日均运行时间超过2h时,太阳能温水—天然气直燃型溴化锂空调系统为最优方案,风冷热泵冷热水空调系统次之;在环境影响性方面,太阳能温水—天然气直燃溴化锂空调系统对环境污染最小,风冷热泵冷热水空调系统对环境影响最大.综合经济性、能耗性和环境影响性3方面因素,该办公楼采用太阳能温水—天然气直燃型溴化锂空调系统为较好方案.     

基于正交试验法的太阳能复合热水系统优化

为降低生活热水能耗,实现空气源热泵辅助太阳能供热水系统的高效节能运行,选取济南市某高校学生宿舍空气源热泵辅助太阳能供热水系统作为研究对象,利用瞬时系统模拟软件搭建了系统仿真模型,并采用无交互作用的正交试验法,分别以全年系统性能系数和太阳能保证率为优化目标,优化了太阳能集热器面积、集热器倾角、热泵制热功率及水箱容积,并分析其结果的经济性和节能性。结果表明：当以系统性能系数为优化目标时,最优组合中集热器面积为390 m²、集热器倾角为42°、热泵制热功率为50 kW、水箱容积为23.94 m³,而动态费用年值为7.38万元,较天然气系统年节省标煤为17.12 tce;当以太阳能保证率为优化目标时,最优组合中集热器面积为342 m²、集热器倾角为44°、热泵制热功率为35.5 kW、水箱容积为20.58 m³,而动态费用年值为6.56万元,较天然气系统年节省标煤为16.63 tce。     

空气源热泵建模与单级蓄热器仿真选型

针对空气源热泵工作时能效比会随着气温下降而明显降低的问题,在空气源热泵上增加了一级蓄热装置。在MATLAB下对单级蓄热器空气源热泵进行仿真,结果表明增加蓄热装置可以平衡空气源热泵的能效比。以太原最冷月统计24 h平均温度为前提,模拟蓄热器在不同质量的蓄热材料、不同长度的蓄热管和放热管下的不同表现。仿真结果表明,最优换热材料质量为170 kg,蓄热管为30 m,放热管为8 m。     

双级耦合热泵供暖化霜

在江浙等湿热地区应用双级耦合热泵即空气源热泵代替水环热泵系统中的锅炉，空气源热泵制取低温热水作为水环热泵的热源，空气源热泵制冷循环除霜会使其供热量减少.在水环热泵空调系统中有串联在水环路上的蓄热水箱来改善系统的运行特性.通过计算，选择了合适的空气源热泵、水环热泵和蓄热水箱，通过实验研究了蓄热水箱对化霜的影响.由于蓄热水箱的存在，中间环路的热惯性较大，空气源热泵机组结、化霜对系统的影响与室温的稳定性几乎无关.空气源热泵机组可以应用于该系统，本实验系统的各项技术指标均能满足实际工程要求，为推广应用提供了必要的数据.     

主动式太阳能供暖系统保证率定量分析

目的研究主动式太阳能供暖系统在南墙布置太阳能集热器时,布置率和蓄热水箱客积对太阳能供暖保证率的影响,从而实现太阳能的有效利用．方法以沈阳地区的某住宅为研究对象,采用DeST—h软件建立一个六层的仿真模型,对建筑全年的供暖能耗进行动态模拟,分别计算不同集热器布置率和蓄热水箱容积下的太阳能利用总量,对计算结果进行分析得到太阳能供暖保证率．结果当集热器的布置率达到80％时,太阳能保证率可达到29．56％;当集热器的布置率为30％时,太阳能保证率可达到11．03％．结论在满足建筑条件限制的情况下尽量增大集热器布置率,在满足蓄热情况下尽量选取小容积蓄热水箱,具体可以根据计算出的适宜的蓄热水箱容积选取．     

太阳能热泵机组内蒸发器的模型与仿真研究

对太阳能热泵机组内蒸发器稳态分布参数模型进行仿真算法设计,以压缩机进、出口压力值、蒸发器冷冻水的入口温度、蒸发温度、蒸发器内水流量以及蒸发器简化模型计算出的蒸发器吸热量计算值作为输入参数,建立了基于神经网络的蒸发器优化模型.通过太阳能热泵系统实测数据学习而形成的蒸发器优化模型明显提高了仿真的速度及精度,运用该模型能够降低太阳能热泵系统的研究成本和缩短其设计周期.     

R410A直膨式太阳能热泵热水器性能研究

为了研究各种参数对以R410A为工质的直膨式太阳能热泵热水器系统的性能特性的影响,在建立太阳能集热/蒸发器和冷凝器的分布参数均相流动模型、压缩机和电子膨胀阀的集总参数模型,以及系统制冷剂充注量模型的基础上,编制了系统性能模拟程序,以电子膨胀阀进、出口焓值和制冷剂充注量为迭代判据进行求解.在太阳能集热/蒸发器出口过热度维持不变的条件下,模拟分析了环境参数、运行参数和结构参数对热水加热时间、集热器集热效率和系统性能系数（COP）的影响特性.模拟结果表明：太阳辐射强度和环境温度的升高可显著提高系统性能系数,并缩短热水加热时间|压缩机转速的提高使得系统性能系数降低,但可有效缩短热水加热时间|水箱容积的变化对系统性能系数影响很小|适度增加集热面积可提高系统性能系数.     

凝固换热器中地表水紊流冻结与换热特性

为分析采集凝固热热泵系统凝固换热器的特性,需要掌握地表水紊流工况的相变换热规律.基于准稳态近似方法与假想等壁温模型,分析凝固换热器中紊流水的管内冻结特性,并采用定义的当量平均表面换热系数比Kh和潜热显热比KSL讨论紊流水冻结换热特性.结果表明:紊流时,管半径和沿水流流动方向距离对冻结特性的影响不明显,雷诺数、管壁温和进口水温影响较为明显;随着无量纲凝固时间增长,换热性能急剧下降,入口水温与管壁温度越低、管径越小、管长越大、雷诺数越小,换热特性越好.所得结果将为凝固换热器优化设计及热泵系统性能改善提供重要参考.     

膨胀石墨/石蜡定形相变蓄热太阳能集热器传热行为模拟分析

太阳能光热利用是解决能源危机及环境问题的有效途径之一.基于高导热定形相变材料的太阳能集热器可以实现集热、热量输运及储能于一体,有效实现高效太阳能光热利用.以石蜡(PA)为相变储能材料,膨胀石墨(EG)作为支撑材料及导热和光吸收添加剂,制备了兼具高效光热转换、快速热量输运和高密度能量储存的EG/PA定形相变材料用于蓄热太...     

低温环境下CO2空气源热泵系统模型及实验研究

主要研究了在低温环境下利用CO2空气源热泵进行采暖的可行性。建立了一个静态的CO2空气源热泵的数学模型,并且充分考虑了各组成部件（空气冷却器、蒸发器、压缩机和膨胀阀）的热交换特性。为了验证模型,对一套CO2热泵采暖系统进行了现场测试。通过模拟和实验的对比,分析了进水温度和室外温度对系统特性的影响,然后还分析了引入回热器对系统效率提升的影响。通过上述的分析,在室外温度为-20℃时,系统的COPh可以达到2．25,在低温环境下使用CO2热泵进行采暖是可行的;引入回热器使系统效率提升5％左右。