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.     

太阳能辅助地埋管地源热泵系统设计及实例分析

基于热平衡法提出了确定太阳能辅助地埋管地源热泵系统中太阳能集热器面积的方法。针对大连地区一公共建筑,提出了太阳能辅助地埋管地源热泵系统设计方案。采用TRNSYS软件对该系统运行参数进行了仿真模拟,结果显示,在保证建筑供热量的基础上,系统能长期保证热泵源侧换热器所在蓄热土壤平均温度呈周期性一致变化,且冬季热泵机组COP较无集热器工况显著提高。     

新型太阳能地源热泵耦合系统的设计与优化

系统中太阳能集热系统可以实现季节性蓄热,蓄热水箱冬季可高品质供暖,夏季采用"降膜法换热"原理实现高效制冷。新型太阳能地源热泵耦合系统使地源热泵系统间歇运行,有利于恢复地下温度场,增加地埋管的寿命,提高地源热泵工作效率和使用年限。实验研究表明该系统具有明显的减能减排和经济效益,为后续太阳能、地源热泵的研究与发展提供了依据。     

蓄取热条件下地埋管钻孔适宜间距模拟研究

根据GB 50366—2005《地源热泵系统工程技术规范》(2009年版)的相关规定,选取钻孔热作用半径1.5、2.0、2.5、3.0 m,在非供暖期蓄热、供暖期取热工况下,采用数值模拟方法(模拟时间为10 a),分别对地埋管换热器蓄取热稳定性(评价指标为取蓄热比)、蓄取热工况换热效果(评价指标为地埋管换热器换热效率、地埋管进出水温差温差区持续时间)进行计算分析。热作用半径1.5、2.0 m时,蓄热、取热工况下地埋管换热器具有良好的蓄取热稳定性。蓄热、取热工况下,热作用半径为2.0 m的地埋管换热器具有更高的换热效率且能保持比较稳定且较大的进出水温差。对于哈尔滨地区,钻孔的热作用半径宜选取2.0 m,即钻孔间距宜为4.0 m。     

土壤蓄热与土壤源热泵集成系统运行特性分析

为了提高对工业余热、废热和太阳能的利用,结合土壤蓄热技术与土壤源热泵技术的优点,本文提出了土壤蓄热与土壤源热泵集成系统及其地下管群换热器的布置方式。并在能量平衡的基础上建立了地下管群换热器蓄热、释热和停止运行的数学模型。通过数值模拟,分析了埋管间距对蓄热与释热运行特性的影响,为土壤蓄热与土壤源热泵集成系统的应用奠定了理论基础。     

严寒地区太阳能-地源热泵与热网互补供暖的部件匹配性

以沈阳某小区的一栋单体建筑为研究对象,利用TRNSYS软件建立了太阳能-地源热泵与热网互补供暖仿真模型,研究了太阳能-地源热泵与热网之间的互补性和太阳能集热器、蓄热水箱及地埋管之间的匹配性。结果表明,在供暖中期,热网投入运行后,经过热网换热后的供水温度明显提高,热泵冷凝器出水平均温度为49℃,换热后的平均温度为53℃,可以满足末端要求。在相同供热量下,太阳能集热器面积每增加1m2,地埋管长度可相应减少约5.6m;热网系统循环水量每增加1m3/h,地埋管长度可减少约50m;太阳能短期蓄热系统中,蓄热水箱容积与太阳能集热器面积的匹配关系为60~80L/m2时,水箱的蓄热效率最高。     

太阳能-土壤源热泵系统联合供暖运行模式的探讨

针对青岛地区的气候条件，对太阳能一土壤源热泵系统（SESHPS）有、无蓄热水箱时各联合供暖运行模式进行了数值模拟。结果表明，与土壤源热泵相比，联合供暖运行模式具有明显的节能效果，有、无蓄热水箱时的节能率分别为14．5％和10．4％；有蓄热水箱时的联合供暖运行模式二（集热器与埋管串联运行，载热流体先经过埋管后进入集热器）的效果最佳。对SESHPS联合供暖运行模式的优化结果表明，可按能量比例63％与37％或尺寸比例13．8m／m^2来设计埋管长度与集热器面积。     

地源热泵地下单管在大连地区的实验研究

地源热泵以其环保特性越来越受到空调界的重视。地下埋管换热器是地源热泵研究的重点和难点之一,不同的地质条件会有不同的换热效果。因此,大连理工大学针对大连地区地质为岩石这一特点建立了地源热泵实验系统。由于单管换热特性足研究地源热泵地下埋管特性的基础,所以实验采用电加热器控制单管的进口水温,使其保持恒定,得出了75m埋深地下换热器夏季2小时内单独运行时在不同进口水温和水流量情况下的换热特性。     

土壤源热泵夏季供冷模拟模型的建立与验证

本文以变热流条件下的圆柱源理论为基础,并引入“形状因子”的概念,通过地下埋管换热器的出口水温关联热泵机组和埋管换热器的运行特性,建立起耦合地下埋管换热器和热泵机组运行特性的R134a垂直单U型管土壤源热泵系统模拟模型。对土壤源热泵系统夏季供冷时的间歇工况进行模拟和实验验证。结果表明：模拟值与实验值吻合度较高。此模型对土壤源热泵系统的设计以及能量分析具有指导意义。     

基于线热源理论预测地埋管出口水温的简化方法

地源热泵系统出口水温对于判断热泵运行效率及地埋管换热状况有重要意义。参照地源热泵设计规范中推荐的地埋管传热热阻计算公式,基于地埋管传热的线热源理论模型,提出了一种预测逐时地埋管出口水温的简化方法。用数值模拟软件建立了地源热泵系统传热模型,得到了出口水温的逐时变化。结果表明,模拟方法能较好地预测出口水温的变化。分析了机组运行周期、负荷、日运行时间对简化方法预测结果精确度的影响,结果表明简化方法可用于指导地埋管长度计算。     

地埋管地源热泵制热性能测试与分析

理论分析地埋管地源热泵相比空气源热泵的节能率。结合工程实例,对地埋管地源热泵地埋管换热器进出水温度、冷凝器进出水温度、热泵机组日能效比、供暖期能效比进行了实测计算。在测试期,地埋管换热器进出水温度、冷凝器进出水温度均在正常范围内波动。日能效比基本不随室外温度的变化而波动,说明热泵机组的制热性能比较稳定。供暖期能效比为3.05,说明该项目地源热泵的制热性能比较理想。     

Performance study of underground thermal storage in a solar-ground coupled heat pump system for residential buildings

This paper is performed to analyze the performance of underground thermal storage in a solar-ground coupled heat pump system (SGCHPS) for residential building. Based on the experimental results, the system performance during a longer period is simulated by the unit modeling, and its parametric effects are discussed. The results show that the performance of underground thermal storage of SGCHPS depends strongly on the intensity of solar radiation and the matching between the water tank volume and the area of solar collectors. Compared with the solar radiation, the variations of the water tank temperature and the ground temperature rise lag behind and keep several peaks during the day time. For the case of Tianjin, the efficiency of underground thermal storage based on the total solar radiation and absorbed solar energy by the collectors can reach over 40% and 70%, respectively. It is suggested that the reasonable ratio between the tank volume and the area of solar collectors should be in the range of 20–40 L/m².     

地源热泵双U型地埋热交换器的热分析

利用双U型地埋管换热器,地源热泵可实现地热供暖和土壤储存太阳能的同时进行.本文针对地源热泵平行布置的双U型换热器进行了热分析.对比不同运行工况及布置形式,通过对比之后可以得出引入回热之后,热泵循环U型管出口水的温度升高3～4℃.此外,回热循环位于外侧时,土壤中回热量相对较多.文中结果与已有的实验符合较好,所得结果可为地源热泵双U型地埋热交换器的推广和应用提供指导.     

热流密度对垂直地埋管群周围土壤温度的影响

地埋管群换热器的换热特性很大程度上决定了地源热泵系统的性能,其中U型埋管群周围土壤的温度特性主要受到排列形式、埋管深度、地上负荷特性以及土壤传热系数等参数的影响。通过实验来定性分析热流密度的改变对埋管群周围土壤的过余温度以及热响应时间造成的影响,为地下埋管群的设计及优化提供参考。     

地埋管换热器形式、管径及岩土温度对其换热性能的影响

建立了单U形与双U形地埋管换热器的三维数学模型。对外径25mm与32mm的单U形与双U形地埋管换热器换热性能的模拟研究表明,相同管径双U形地埋管换热器比单U形地埋管换热器换热量提高20%左右,但外径25mm的单U形地埋管换热器可以获得更大的进出口温差;对于双U形地埋管换热器,外径32mm与25mm相比,换热性能无明显优势;工程应用中,在地埋管用地面积充足时,建议选用外径25mm的单U形地埋管换热器,否则应选用外径25mm的双U形地埋管换热器;岩土温度每升高1℃,出口水温升高0.23℃,换热量下降5%左右。     

热管型双效溴化锂机组热管换热器的影响因素

分析了热管型双效溴化锂吸收式冷热水机组中的分离式热管换热器的工作原理,对影响分离式热管换热器性能的因素进行了研究。在烟气出口温度一定的前提下,较高的烟气进口温度可减少分离式热管换热器的传热面积,降低造价,但受到热管工作温度的限制,应控制烟气进口温度。在热管几何参数不变的情况下,烟气进口温度对分离式热管换热器的传热系数影响很小,因此为提高传热系数,应优化其结构。虽然较低的高压发生器溴化锂溶液进出口温度可减少分离式热管换热器的换热面积,但会使双效溴化锂吸收式冷热水机组的性能系数有所下降。     

地表水源热泵塑料螺旋管换热器面积设计

现有地表水源热泵换热器设计资料粗糙且不完全符合我国地表水的特点,应用误差较大.本文通过塑料螺旋管换热器设计计算简化数学模型的大量数值计算,可知在工程设计值范围内,影响其换热能力的显著因素是换热器进出口温差和地表水体流速,而换热介质种类、换热介质流速和地表水体温度等因素对换热器换热能力的影响不大.在此基础上,给出了供热、供冷工况的基本线算图和换热器进出口温差的修正系数公式、地表水体流速修正系数表.在保持基本线算图简便特性的同时,大大扩展了线算图的使用范围.本文结论可为我国地表水源热泵设计提供参考.     

地源热泵竖埋U形换热器一维数值模型

地下换热器传热模型是地源热泵系统长期运行性能预测的基础。基于合理的简化处理,在柱坐标下建立了一种新的单孔及多孔竖埋U形换热器一维非稳态传热数值模型,并给出了求解算法。该模型基于任意时变冷热负荷,预测换热器进出水温及地温。用3组单孔实测数据进行了验证,出口水温模拟值与实测值最大绝对偏差为0.8℃,说明模型可靠准确。全年逐时动态模拟消耗机时不足1 min。综观计算功能、准确性及快速性,本模型可以作为地源热泵地下换热器设计分析的强有力的工具。     

不同地区土壤温度及建筑负荷特性对地源热泵系统的影响

本文以我国不同地区的地源热泵为研究对象,首先对地埋管系统建立了CFD模型,根据各地区的土壤初始温度和热物性进行模拟计算,讨论了几种工况下土壤换热能力及地埋管进、出口温差的变化。而后对某办公建筑匹配不同地区的围护结构参数,利用DeST软件进行模拟计算,得出了各典型城市建筑负荷特性,进一步分析了建筑负荷对地源热泵系统的影响。分析可知无论是从热泵机组效率角度考虑,还是从土壤热平衡角度考虑,低纬度地区均不宜单独使用地源热泵系统进行空调和采暖,应考虑采用辅助冷热源,构建复合型采暖空调系统。     

浙北地区地源热泵土壤换热性能测试研究

对浙北地区某地源热泵工程土壤换热性能进行了实验测试,结果显示,浙北地区冬季最冷月地下土壤初始温度稳定在17．0℃左右,远高于室外环境温度;土壤的平均导热系数为1．73W／（m·℃）,有较强的地下换热能力,适合做地源热泵系统;对60m深的单U形式地下换热器进行换热性能测试,夏季单根盘管散热量3666W,冬季单根盘管散热量...