某办公楼地源热泵空调系统设计与总结

在上海及其周边地区，建筑物夏季空调冷负荷大于冬季热负荷，地源热泵埋管的区域存在热积累，出现严重的冷热负荷失衡，导致土壤温度逐年升高，影响系统长期运行效能。采用辅助冷却复合地源热泵系统，能很好地解决土壤热平衡问题，同时也可有效降低系统（地下埋管）投资，提高系统的运行节能效果。夏季普通冷负荷时，完全依靠地源热泵供冷；夏季冷负荷较大时，即空调主机冷凝出水温度达到37℃时启用辅助冷却装置，使辅助冷却装置和地源热泵机组联合运行。     

稳定运行的土壤源热泵系统管群内、外土壤温度场对比分析

基于上海某工程实例,对长时间(≥10h)稳定运行的土壤源热泵中央空调系统单U型地埋管换热器外壁土壤温度场、管群内土壤温度场、管群外土壤温度场变化进行全年测试,并对三种测试数据做了对比分析。测试结果表明:管群外浅层土壤(深度≤25m)温度一年四季变化波动比较大,且地下浅层土壤温度出现最高月份相比于地上环境出现最高温度的月份存在一定的延迟性;管群内的土壤温度会随着系统的长时间稳定运行呈现升高趋势,使地埋管换热器表面与周围土壤之间换热温差减小,导致换热效率下降。通过数据对比分析发现,对于冷负荷明显大于热负荷的建筑采用土壤源热泵系统,若长时间连续稳定运行对地埋管与土壤之间换热造成的影响夏季明显高于冬季。研究结果表明,适当增加钻孔间距、对地源热泵系统采取间歇性运行的模式对加强地埋管换热器与土壤之间的换热至关重要。     

地源热泵运行模式对北方住宅供暖能耗的影响

在对一栋满足节能65%设计标准的住宅进行逐时能耗分析的基础上,得出间歇运行的最大热负荷约为连续运行时的3倍,但是连续运行和间歇运行的累计耗热量分别为39.4 kW·h/(m~2·a)和33.6kW·h/(m~2·a),建议地源热泵尽量采用连续运行的方式。分析实际项目的装机容量和土壤温度逐年变化情况,所调研的住宅1第一年土壤计算温降为1.81℃,实际温降为1.9℃。提出为了避免土壤温度逐年降低,可采用具有分区补热功能的跨季节蓄热空气源-土壤源复合式系统。     

某培训中心带辅助热源的地埋管地源热泵-太阳能耦合系统设计分析

基于寒冷地区实际工程的负荷特点,设计带辅助热源的地埋管地源热泵-太阳能耦合系统。采用费用年值法对系统进行经济性分析,获得2种热源冬季联合供热的最佳分配比例;对土壤全年热平衡情况进行计算,以土壤热平衡为目标,计算太阳能集热器面积。项目运行数据表明,系统运行稳定,土壤保持热平衡状态,且节能效益显著。     

空气与土壤复合源热泵在北方地区的匹配设计模拟分析

空气与土壤复合源热泵系统通过空气换热器实现了间接空气源热泵模式与补热模式,可补偿取、放热量的差值,解决土壤源热泵系统在我国北方地区长期运行产生的土壤热不平衡问题.为能够在保障供暖效果的前提下最大限度地降低地埋管数量,本文以我国5个北方城市的住宅为例,在TRNSYS平台上建立了空气与土壤复合源热泵系统的仿真模型,对地埋管...     

地埋管地源热泵复合蓄能系统方案可行性分析

根据办公楼所在的武汉地区气候特点及水文地质状况,在满足建筑物房间供冷供热要求的同时,采用地埋管地源热泵蓄能复合式空调系统,并利用消防水池作为水蓄冷装置。采用蓄冷优先的控制策略,能充分利用谷段电力,由蓄冷量满足尽可能多的冷负荷,不足部分由冷水机组直接供冷,可提高空调系统的运行效率,降低运行费用。经过方案的对比分析表明,该办公楼实施地埋管地源热泵中央空调蓄冷(热)项目,虽增加了投资成本,比常规空调系统在每年运行费用却可节约34.75万元,节能效率为78.6%,节能效果好,6年左右可收回高出的初投资。因而,从经济和技术的角度来说,该办公楼应用地埋管地源热泵复合式系统是可行的,运行费用低,社会经济效益显著,符合国家节能减排和可持续发展政策。     

地下水渗流速度对地埋管地源热泵系统的影响

以某体育场为例,建立地埋管地源热泵系统中长期运行模型,进行为期10年的系统模拟运算,得到该区域土壤温度场变化规律。结果表明:渗流速度对于地埋管地源热泵系统地理管换热器及土壤换热影响较大,地下水渗流速度为15 m/a时,运行3~4年后,换热井所在区域的土壤温度场将趋于稳定,由此可判断在地下水渗流较充分的区域,地埋管地源热泵有条件达到土壤冬夏季热量平衡。     

地埋管地源热泵在大连地区的设计应用

介绍了大连地区某项目地埋管地源热泵系统的设计实例。文中对热泵系统的设备选型、系统优化、运行管理、土壤的热物性分析、室外侧地埋管的设计方案进行了论述,对该项目周边地区的类似工程具有参考价值。     

地源热泵间歇运行方式对地温恢复和机组能效的影响研究

优化地源热泵的运行管理策略,降低土壤热不平衡对地源热泵机组性能的影响,是保证地源热泵机组长期稳定高效运行的重要措施.以天津市某办公楼的地源热泵系统为研究对象,对其多年运行之后的土壤温度变化和系统能效变化进行了模拟分析,分析比较了不同间歇运行方案下得到的土壤温度和热泵机组能效的变化.结果表明,地源热泵机组连续运行30年时,土壤温度受热不平衡的影响,呈逐年波动式上升,前15年上升幅度较大,后15年增幅较缓.地源热泵系统间歇运行将有利于地温的恢复,机组的启停比对地源热泵系统土壤温升的累计影响显著大于运行起止时间对土壤温升的影响.研究结果可为地源热泵系统的运营管理提供重要参考与借鉴.     

太阳能-地源热泵复合系统的实验研究

地源热泵是利用可再生能源地热能的一种高效热泵系统,是未来发展的趋势。但在我国北方地区,大部分以热负荷为主,冬季地下埋管的取热量高于夏季的释热量,长期运行会破坏土壤温度场。介绍了太阳能-地源热泵复合系统,通过实验验证了太阳能辅助系统能够有效恢复土壤温度,提高系统性能系数,可以实现热泵长期稳定的运行。     

Conception of combination of gas-engine-driven heat pump and water-loop heat pump system

Conception of combination of gas-engine-driven heat pump (GHP) and water-loop heat pump system (WLHPS) is firstly presented in the paper in order to reduce the energy consumption of air conditioning system further. Design of the new system is introduced through an actual project in China and compared with a conventional air-conditioning system (CACS) and conventional WLHPS (EHP-WLHPS) in terms of technical characteristics and payback period. It is found that the payback period of GHP-WLHPS is about 2 years when compared with CACS and 2.6 years with EHP-WLHPS on the average. So it is worth being more widely applied. And several barrier to application are also discussed.     

Supercritical heat pump cycles

Supercritical heat-pump cycles suited for high-temperature heat generation and in which heat is delivered in the form of sensible heat of a high-pressure fluid are examined and their energy performance is evaluated. The main variables governing the energy efficiency of the process and the temperatures of the heat produced are recognized to be the fluid critical temperature, the molecular complexity, the top cycle pressure and the amount of internal regeneration of heat. Two cycle configurations are examined: one featuring fluid compression after a regenerative preheating and one that also includes turbine expansion of a fraction of the high-pressure fluid in order to achieve a more effective regeneration. General diagrams giving the operating characteristics of a supercritical heat-pump cycle for any kind of fluid are reported. Some fluids are presented (SF₆, C₃F₈, C₂HF₅, c-C₄F₈), which exhibit a high level of thermal stability and are thermodynamically suitable for supercritical cycles: for each one a detailed performance chart is given. An example application in which a conventional high-temperature cycle is compared with two supercritical solutions is presented. The following conclusions summarize the findings of the thermodynamic analysis. (1) In supercritical cycles high heat-output temperatures are achievable with moderate compressor pressure ratios and with a comparatively simple cycle arrangement, while conventional cycles require a large pressure ratio and a complex cycle organization. Sub-atmospheric pressures, which may be required in conventional cycles, can be avoided. (2) As heat is available in supercritical cycles within a certain temperature range, applications implying the use of heat at variable temperature could benefit from the natural matching between temperature availability and process requirements. (3) The comparatively high pressures at which heat is produced in supercritical cycles could represent a drawback for small-capacity plants but are probably acceptable or even beneficial for large systems. (4) The internal regeneration of a sizeable amount of heat, which is requested in supercritical cycles, represents a definite cost item for this type of heat pump.     

采用微通道换热器的热泵型空调器性能研究

基于对采用自行研制的微通道换热器的热泵型空调器的实测结果,计算分析采用微通道换热器的热泵型空调器的能效提升效果。结果表明,在保持换热面积一定的情况下,采用微通道换热器可以使热泵型空调器的制冷和制热的能效提高20％以上。     

土壤源热泵水平螺旋地埋管换热器换热性能研究

通过建立水平螺旋地埋管与回填材料以及土壤的三维换热数学模型,对水平螺旋地埋管换热器的换热性能进行研究。对影响水平螺旋地埋管与土壤之间换热性能的因素进行分析,包括水的流速、进口水温、螺旋环径、相邻环中心间距、回填材料等。研究结果表明这些影响因素对换热性能（单位管长换热量和单位土壤长度换热量）有着不同程度的影响。     

A thermally actuated heat pump

A new kind of heat pump is described derived from the Vuilleumier process which has been known since 1918 but not applied until 1960 for small refrigerators down to 80 K. It consists of two oscillating displacers connected 90° out of phase and in parallel with thermal regenerators. It is pressurized by helium or hydrogen gas to 30–60 bars (3−6 × 10⁶ N m⁻²) and runs at 750 to 1500 rpm. The calculated heating power for a model of 1000 cm³ swept volume, taking heat in at 500°C and allowing for losses, will be 4 to 6 kW and a COP between 1.6 and 2.     

双级一次加热式热泵热水机的研究

通过对市场上存在的循环加热式和一次加热式2种传统形式的热泵热水机进行对比分析,发现前者工程系统复杂,且由于系统水泵功耗会造成系统能效下降,而后者虽然工程得到简化,但由于长期高压比工作,能效低下。为此,作者设计出一种高效节能的新型热泵热水器形式——双级一次加热式热泵热水机,既取消了循环泵,保持了一次加热式的工程优势,同时也降低了系统的压缩比,实现了高能效。本文重点阐述双级一次加热式热泵热水机的设计方案、主要性能优势和相关关键技术,通过理论分析和实验验证,得出如下结论：双级一次加热式热泵热水系统与传统单级一次加热式相比,输入功率大幅下降,COP明显提高;双级一次加热式热泵热水系统与循环加热式相比,省却循环水泵的功耗,COP也具有优势。     

燃气机热泵机组的研制与实验研究

设计开发了一台面向商用的天然气发动机驱动风冷热泵冷热水机组(简称"燃气机热泵").对燃气机热泵的设计方法和安装问题进行了介绍.重点对系统设计中的机组型式的选择、热泵(制冷)系统的设计要点、发动机和压缩机的匹配,以及余热回收和散热系统的设计这四个方面进行了论述.对机组在不同环境温度、不同出水温度和不同转速下冷热量和一次能耗进行了测试.