独立双埋管太阳能辅助土壤源热泵系统模型建立与影响因素分析

太阳能辅助土壤源热泵复合系统是严寒寒冷地区实施清洁供能的重要手段之一。在该系统中,太阳能集/蓄热系统与土壤源热泵系统有不同的连接方式和运行模式,太阳能系统的运行时间直接影响土壤的热恢复程度。本文基于TRNSYS平台建立了可全年进行蓄热的太阳能辅助土壤源热泵复合系统,提出了独立双埋管土壤蓄热器模拟计算方法,并与现场测试数据进行了对比验证。基于大连市公共建筑实际工程,通过正交试验设计及TRNSYS模拟全面研究了系统运行参数,得到对系统运行能耗与土壤温度变化率有重要影响的运行参数并分析了其影响规律。结果表明：系统运行能耗与冬季热泵供水温度、负荷侧水流量、土壤侧水流量均呈正相关,与夏季热泵供水温度呈负相关;当累计供热供冷量比为1.31时,系统运行能耗与蓄热启动温度呈负相关;当累计供热供冷量比为2.32时,与蓄热启动温度为正相关;当累计供热供冷量比为1.77时且蓄热启动温度为35℃时,系统运行能耗最低。土壤温度变化率与蓄热启动温度呈负相关。应根据系统累计供热供冷量比来相应调节太阳能系统运行时间和运行参数。     

集中供热在严寒地区的应用研究

本文针对严寒地区集中供热相关问题进行了调研,通过对严寒地区的某小区进行了五个月的测试,通过模拟的方式对该小区集中供热所消耗的热量、不均匀损失以及管网损失和调节方式等问题进行了研究,从而找寻供热系统在设计运行等方面的不足和缺陷,以推进严寒地区集中供热技术的发展。     

土壤排取热量不均衡地区地源热泵系统应用研究

对于土壤排取热量不均衡地区,地源热泵应用过程中常会出现土壤热失衡问题,该问题严重制衡了地源热泵系统在该地区长期高效稳定运行。针对此类地区土壤排取热量严重失衡的特点,同时基于土壤排取热量平衡的理念,提出太阳能对土壤进行全年补热的地源热泵—太阳能耦合系统,并通过一个典型工程案例对地源热泵—太阳能耦合系统的设计思路、技术方案、运行策略、经济性能等方面进行了分析与研究。结果表明,相比于常规能源系统,本项目地源热泵—太阳能耦合系统每年可节能308万kWh,节约运行费用47.64万元,节能率达72.13%,节能减排及环境、社会效益非常显著,以期为土壤排取热量不均衡地区地源热泵系统的相关研究及其工程应用提供参考。     

新风换气机在严寒地区运行的实验研究

新风换气机在严寒地区的结霜问题影响了使用,针对该问题对实际安装运行的系统进行了实验研究,测试了系统各进、出口的温、湿度的变化,并观察了叶轮的结霜情况,同时对系统加设旁通管,采用循环空气和加热循环空气的两种方式进行了除霜.实验结果表明:新风换气机在严寒地区使用时,叶轮结霜仅出现在室外空气温度较低或长时间连续使用时,采用旁通方式除霜的效果良好,并且操作方便、可行.研究认为:新风换气机采取适当的除霜措施后,完全可以在严寒地区正常运行.     

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。     

空气源热泵与太阳能热水系统集成设计探讨

对不同地区应用的几种不同形式空气源热泵辅助型太阳能热水系统设计方案进行介绍探讨,并以其为基础提出一种新的空气源热泵与太阳能热水系统集成的多功能系统设计方案。总结了不同地区、不同形式空气源热泵辅助型太阳能热水系统的设计方案、特点及新集成系统运行模式等,为我国不同地区应用此类系统时选择具体设计方案提供参考。     

严寒地区外墙外保温系统典型节点构造研究

目前,外墙外保温系统在我国严寒地区应用广泛.本文主要研究适合严寒地区外墙外保温系统的典型节点构造设计,为今后严寒地区外墙外保温系统质量通病的解决提供可靠资料.     

太阳能烟囱强化自然通风与蒸发冷却复合系统的分析

介绍了太阳能烟囱强化自然通风的工作原理及其研究现状,并针对干燥地区夏季炎热气候,提出一套太阳能烟囱与蒸发冷却复合通风系统。分析表明,该系统可合理利用太阳能解决室内通风降温问题,与传统通风空调系统相比,大大节省了投资和运行费用,节能环保效果显著。     

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。     

空气源热泵辅助吸收式地源热泵系统的适用性分析

针对严寒地区集中供热系统能源利用效率低的问题,结合该地区应用地源热泵系统存在土壤吸/排热不平衡的问题,本文提出将一次网的高温蒸汽(热水)作为吸收式热泵发生器热源的地源热泵系统,利用空气源热泵保障地下换热系统热平衡。介绍了复合系统的运行模式,确定了系统的运行控制策略,选取哈尔滨地区某办公建筑对系统的全年运行性能进行分析。通过计算,系统平均综合性能系数为2.1,相比传统的供暖空调方式节能33.1%。该系统全年运行土壤取/排热不平衡率为3.8%,可以保证土壤温度场以年为周期的热平衡;系统可以长期稳定运行。     

Storage of solar energy

A framework is presented for identifying appropriate systems for storage of electrical, mechanical, chemical, and thermal energy in solar energy supply systems. Classification categories include the nature of the supply system’s setting; the type of energy supplied ; the type of solar energy collection system used (including ‘ indirect ’ solar energy, such as wind and hydropower) ; the type of energy stored ; and some other characteristics of the storage system. A global insolation summary is used to exhibit the diversity of requirements for solar energy storage in different settings. Comments are then made on the need and opportunities for 24 hr storage of electrical energy in batteries; backup systems that use stored chemical fuel derived from solar energy; storage of intermediate temperature heat as heat of hydration of compounds such as sulfuric acid; annual storage of low temperature heat in fresh water ponds or aquifers; and annual storage of ice produced in places with cold winters. Arguments are presented for using a systems approach to the selection of solar energy storage methods appropriate for use in specific types of settings.     

太阳能辅助集热型水源热泵设计及特性分析

水-水源热泵机组在冬季温度较低的条件下运行一段时间后,会出现制热性能下降并频繁转入保护工况现象。为改善水-水源热泵性能,在负荷匹配的情况下提高其经济性,设想在原热泵系统中增设太阳能辅助集热装置。简要介绍太阳能辅助集热型热泵系统的形式和组成,包括太阳能集热器形式选择、贮热水槽的要求等,同时着重进行冬季供暖工况的热力设计计算。设计计算表明,冬季供热循环时增设太阳能辅助系统之后供热系数有较大提高。在夏季只需将太阳能集热系统与制冷系统分离,即可作生活热水系统使用。     

一种新型的太阳能—空气源复合热泵热水器系统

基于太阳能热利用技术、空气源热泵热水器理论,介绍了一种将太阳能与空气源相结合的双热源热泵热水器系统。该系统可充分利用太阳能加热生活用热水,辅以空气源热泵来满足太阳辐射照度不足时的用热水需求,同时用太阳能辅助加热来解决低温环境下空气源热泵运行工况恶劣的问题。系统充分利用了低品位的太阳能,保证稳定性,又可提高夏季阴雨天气、过渡季节及冬季太阳能热水器的热水温度,对于节约能源和环境保护具有重要意义。     

基于太阳能热化学的分布式供能系统热力学性能及碳排放分析

分布式供能系统临近用户,具有灵活消纳可再生能源的优势。集成太阳能与清洁燃料互补的分布式供能系统,旨在实现太阳能与燃料的高效互补利用。提出了基于太阳能热化学的分布式供能系统,该系统集成了太阳能热化学转化与分布式冷热电联供系统,将太阳能与甲醇以热化学的形式进行源头互补,把太阳能转化为合成气燃料化学能,进而通过内燃机发电机组和余热回收单元输出冷、热、电产品,以满足用户的负荷需求。通过数值计算的方法,对所集成的系统开展了热力学性能及CO₂排放性能分析,研究了设计工况及变工况下运行性能,结果表明所集成的太阳能与燃料热化学互补供能系统具有显著的节能减排优势。     

硝酸熔盐储热材料在太阳能利用中的研究进展

随着全球经济的快速发展,能源危机日渐凸显,太阳能作为可再生能源的一种,越来越受到人们的重视.因此,如何高效利用太阳能资源值得深究.熔盐具有良好的蓄热特性,在石化、电池及冶金行业中发挥着很大的作用,尤其可以作为传热蓄热介质应用于太阳能热发电和太阳能制氢中.其中硝酸盐的特性较为适合用于熔盐储热材料.主要针对硝酸熔融盐体系,一是介绍了硝酸熔融盐体系在太阳能方面的应用,二是介绍了国内外学者对此体系的物化性质研究,如工作温度范围、热力学性质及热稳定性等.通过对比,总结了不同混合熔融盐各项性能的异同.指出了硝酸熔融盐性能深入研究的方向,为硝酸熔盐在能源开发利用和环境保护等方面发挥更重要的作用提供了重要参考.     

太阳能热泵技术在中央热水系统中的应用

随着能源价格的上涨，太阳能的利用问题越来越引起人们的重视。本文主要介绍太阳能热泵装置的工作原理及技术特点，对太阳能热泵中央热水系统的效率进行分析，提出应大力推广太阳能热泵技术在我国的应用。     

能量桩群储热温度场模拟研究

能量桩储热技术是以太阳能和混凝土桩作为复合热源的热泵系统,在混凝土桩内部埋设换热管,利用太阳能集热板将热量通过混凝土桩中的换热管储存在土壤中。本文采用柱热源模型对桩群进行180天的连续储热过程模拟计算,对地下土壤温度场进行分析,得出4 m的桩间距下,能量桩间的储热相互影响较小,效果较佳。     

Pompes de chaleur à transferts thermiques sans auxiliaires, à convection naturelle et rayonnementHeat pumps operating without power for auxiliaries by using natural convection and radiation heat transfer

With many conventional heat pump systems the energy absorbed by auxiliary equipment (fans, defrosters, pumps) can be higher than the power used by the compressor. For example, with a particular air-air heat pump system the annual energy consumption of the compressor and its crankcase heater is 11 240 kWh, whilst 21 501 kWh of energy are consumed by auxiliary fans, the defrost unit, back-up heating and system heat losses. Some savings can be made by monitoring the interior unit fan to correspond to the running time of the compressor or by increasing the size of the heat pump in order to reduce back-up heating, but the latter solution has proved to be costly.Laboratory experiments since 1976 have been to reduce power consumption of auxiliaries, particularly air-air and air-water systems, by using a solar collector as the heat pump evaporator. The collector is made up of flat plates oriented in such a manner as to receive direct solar radiation, with both faces of the plates absorbing energy from the surrounding air by natural convection. The faces of the plates exposed to solar radiation are preferably painted black, but other colours with a low coefficient of reflection (eg brown, brick red, dark green, etc.) can be used if the evaporator-collector is to be architecturally pleasing. Glazing is not necessary, as is usually the case with solar panels. The collector-evaporator plates, and associated piping, are precharged with refrigerant and ready for connection to the heat pump circuit.A heat pump equipped with this collector-evaporator will provide an annual energy saving of 30% as compared to a standard air—water system. Additional benefits are no defrosting cycles, simplified installation, greater operational reliability, and an increased system COP. A table sets out the performance parameters of this system to show the incidence of back-up solar energy during the months of lesser solar radiation, ie outside the months of June to September, eg the COP during daylight hours (a minimum of about 7 h in December, to a minimum of 14 h in May) averages out at 3.89, and 3.27 during nocturnal hours.The article also describes a water heating system (200 and 300 I) using this collector-evaporator, an air-air heat pump with static (no forced ventilation) heat exchangers, and an air-water system using a static evaporator which will provide a 25% energy saving over its conventional counterpart.     

太阳能热泵-地板辐射采暖系统的应用研究

太阳能热泵技术是能源利用技术发展的一个重要方向，本文分析了太阳能热泵一地板辐射采暖系统的特点及其应用前景。为了探寻太阳能热利用的有效方式，结合所做的相关试验对比分析了连续运行与间歇运行模式下采暖系统的运行效果。结果表明间隙性运行方式可以充分利用地板辐射系统的蓄热特性，缩短热泵运行时间，提高系统的COP值，从而达到节能的效果。