广东地区太阳能-空气源热泵复合系统供暖供生活热水实验研究

构建了一种太阳能-空气源热泵复合供热系统,在广东地区冬季的晴天和全阴天进行供暖供生活热水实验测试。针对办公建筑供暖供生活热水需求,定时间段供生活热水同时进行供暖实验。实验结果表明:晴天热泵相较于全阴天工况节电1.16 kW·h,供热效果优于全阴天工况,太阳能-空气源热泵复合供热性能相较于单独的空气源热泵更有显著优势;太阳能-空气源热泵复合系统供暖供生活热水期间,复合系统COP_(sys)平均值为4.71、波动范围在4.20～5.38,空气源热泵系统COP_(hp)平均值为4.60、波动范围在4.08～5.10。     

基于Transys的太阳能-空气源热泵复合供暖系统优化分析

以西安市周边地区农村住宅为研究对象，基于瞬时系统模拟仿真程序(Trnsys)软件对太阳能-空气源热泵复合供暖系统进行模拟仿真，研究不同集热器倾角和不同蓄热水箱体积对热泵供热量、集热水箱供热量、热泵能耗、系统能耗和性能系数(COP)的影响。结果显示：在最优倾角55°和最优蓄热体积25 m³的条件下，太阳能与空气源热泵复合系统在11月15日至3月15日之间的系统能耗最低，为75 394 kWh。其中，空气源能耗为74 573 kWh，热泵COP为3.467，系统COP为3.98。研究结果为太阳能-空气源热泵复合供暖系统的设计及优化提供参考。     

日间供暖太阳能热泵系统负荷分析及面积优化

以青岛市某公司办公楼太阳能热泵系统为研究对象,通过TRNBuild建立建筑模型,仿真分析同一建筑全天供暖与日间供暖热负荷分布特点,针对建筑日间供暖需求建立太阳能-空气源热泵仿真供热系统,利用TRNSYS软件进行供热季仿真模拟,计算日间供暖集热器最佳设计面积。仿真结果表明：相较于全天供暖,建筑日间供暖热负荷波动更为剧烈,最大峰值约为全天供暖的2倍,针对日间供暖设计的太阳能热泵系统在集热器面积为417 m²时运行经济性最佳,系统COP可达4.1,对应太阳能贡献率为24.7%,供暖季相较于传统空气源热泵可节约电能9 091 kW·h。     

基于R1234yf和R134a制冷剂的太阳能-空气源复合热泵性能对比

随着化石能源的过度消耗与环境问题日益加剧,发展清洁可再生能源势在必行。针对太阳能-空气源复合热泵系统性能进行分析,结果表明:模式二时,太阳能热泵系统与空气源热泵系统的COP分别为6.55和4.81;平板式太阳能集热器的热效率高达67.86%;在相同制热功率条件下,与模式一相比,模式二时空气源热泵耗功平均降低87.81%,太阳能热泵耗功平均降低16.17%;采用R1234yf的系统耗功比R134a系统高2%~3.17%,但R1234yf的温室效应值极低。     

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%。     

光伏/光热-地源热泵联合供热系统运行性能研究

为解决太阳电池的发电效率随温度升高而下降以及地源热泵系统供热引起的土壤热失衡问题,以典型居住建筑的光伏/光热-地源热泵（PV/T-GSHP）联合供热系统为研究对象,基于TRNSYS软件,采用土壤温度、地源热泵机组季节能效比、光伏发电效率和太阳能保证率为评价指标,对该联合供热系统进行运行性能分析。研究结果表明：夏热冬冷地区（以长沙为例）太阳能保证率相对较高,PV/T组件面积为满屋顶最大化安装（900 m²）时,第20年末土壤温度相比初始地温仅升高0.8 ℃,热泵机组季节能效比约为5.1,太阳能保证率为97.0%~98.7%;不同气候地区的太阳能保证率与PV/T组件面积和建筑全年累计供热量有关,通过定义单位建筑全年累计供热量PV/T组件面积指标,得到中国不同气候地区的太阳能保证率与该指标的耦合关系,回归方程的决定系数R²为0.983,得出在已知建筑全年累计供热量和太阳保证率设计目标值的条件下所需PV/T组件面积的计算方法。PV/T-GSHP联合供热系统的全年运行能耗显著小于平板太阳能集热器-地源热泵联合系统（最小降幅为沈阳,49.7%）,远小于空气源热泵（最小降幅为石家庄,79.8%）和燃气壁挂炉（最小降幅为沈阳,65.1%）。     

空气式PCM太阳能热泵供暖系统实验研究与分析

为实现太阳能高效利用,将相变储能材料(PCM)、空气式太阳能集热器和热泵系统结合,设计了空气式PCM太阳能热泵供暖系统,并对该系统的运行模式进行研究和理论分析。结果表明,在四种不同运行工况下,室内平均温度均可维持在298 K,可满足采暖需求;平均太阳能辐射强度为556.7 W/m~2时,集热器可为室内持续供暖10 h,日平均集热效率可达36.4%;相变储能芯储存的热量可维持热泵高效运行4 h,热泵的平均能效比(COP)可达3.1;阴雨天热泵可提供室内总供热量的92.6%,平均COP为2.6。系统整体运行稳定,节能效果显著。     

基于TRNSYS对太阳能-空气源热泵系统性能研究

通过试验研究蓄热水箱,分别测量0.75 m和1.5 m螺旋盘管一天中进出水温度和流量等参数,对比分析二者制热量、耗功量、COP.结果表明,蓄热水箱采用0.75 m螺旋盘管系统COP低于采用1.5 m螺旋盘管系统COP.基于TRNSYS模拟软件,对太阳能集热器与空气源热泵采用串联和并联两种连接方式下的太阳能-空气源热泵系...     

太阳能联合空气源热泵系统温室供热实验研究

在西安地区一座日光温室中采用太阳能联合空气源热泵供热系统进行对比实验研究,比较太阳能联合空气源热泵系统改善温室内的温度、湿度及土壤温度等环境因素,分析评价太阳能联合空气源热泵系统在日光温室冬季应用的效果。实验结果表明:太阳能联合空气源热泵供热系统不仅可明显提高温室内的空气温度和土壤温度,还可有效降低温室内的湿度;在实验天气条件下,热泵单独供热时,系统的COP为2.2~3.5;太阳能联合空气源热泵供热时,系统的COP为2.9~6.0;相比于阴天工况,晴天条件下,太阳能蓄热供热时间较长,热泵补充供热时间缩短,系统COP较高。     

增加蓄热装置的空气源热泵-太阳能互补供暖系统优化研究

针对低温工况下多能互补供暖系统的工作性能和经济性较差等问题,文章设计了太阳能-蓄热空气源热泵互补供暖系统,该系统在传统太阳能-空气源热泵互补供暖系统的基础上增加了蓄热装置,提高了空气源热泵入口的空气温度。文章基于TRNSYS软件构建了太阳能-蓄热空气源热泵互补供暖系统的仿真模型,并分析了空气源热泵制热能效比的变化,对比了入口处有、无蓄热装置时太阳能-蓄热空气源热泵互补供暖系统的热性能和经济性。分析结果表明:在增设蓄热装置后,空气源热泵的平均制热能效比提高了34.87%;在供暖期内,系统的平均代价火用效率提高了3.24%,总能耗减少了2×10~7kJ,费用年值与太阳能保证率之比ACSF减少了3.3元;系统中各部件的火用效率均有所提高,空气源热泵工作性能的改善最为显著,火用效率提高了4.63%。     

太阳能-空气源热泵热水系统多水箱设计方案的优化与能效分析

该文针对高校宿舍热水系统，为提高其经济效益与减排效果提出加入夜间蓄热水箱和热泵机组缓冲水箱的两种多水箱太阳能-空气源热泵热水系统，分别设计优化运行策略。选取水箱体积、集热器面积、倾角以及热泵功率等参数为优化变量，并确定生命周期成本年值与全年运行碳排放量为目标函数，通过对单水箱、双水箱和三水箱热水系统在逐月电耗、电费、太阳能保证率以及平均系统COP等方面的研究与分析，发现三水箱热水系统比传统单水箱全年能节省电耗约3.86%，省电费22.35%，太阳能保证率提高33.32%，平均系统COP提高45.70%，生命周期成本年值降低5.07%，碳排放量减少3.72%，效率提升4.65%。     

基于相变储能的太阳能空气源热泵系统的研究

针对由天气变化导致太阳能利用不稳定和寒冷地区热泵性能低的问题,文章介绍了一种基于相变储能的太阳能空气源热泵系统,该系统能够根据气象情况灵活切换4种供暖模式,大大减少了系统耗电量。文章通过独特设计的储能冷凝器,不仅可以调节太阳能空气源热泵系统能量分配,改善太阳能空气源热泵系统制热量和建筑热负荷之间不平衡的供需关系、提高太阳能利用率,还可以提高空气源热泵低温性能,快速恢复供暖,从而实现提高太阳能空气源热泵系统整体性能的目的。文章以石家庄农村某户为研究对象进行研究,研究结果表明,太阳能空气源热泵系统供暖效果较好,太阳能空气源热泵系统COP最大值为5.19,节能环保效益十分明显。     

基于极差分析与费用年值法的太阳能-空气源热泵互补供热系统的正交优化

为了研究太阳能-空气源热泵互补供热系统的关键参数,文章基于巴彦淖尔某办公建筑,利用Polysun软件建立太阳能-空气源热泵互补供热系统模型;然后,将供暖季模拟结果与文献实验数据进行对比分析,以验证该模型的正确性;最后,以ACSF为目标参数,采用正交试验法和极差分析法对太阳能-空气源热泵互补供热系统的4个关键参数进行正交优化分析。分析结果表明,对太阳能-空气源热泵互补供热系统进行两步优化后,该系统的年太阳能保证率由64.2%逐渐升高至80.2%,ACSF由550元逐渐降低至403元,降低了26.73%。     

太阳能与空气源热泵联合供暖系统容量匹配及运行优化

针对川西藏区民居使用太阳能与空气源热泵联合供暖问题进行系统容量匹配及运行优化研究。建立太阳能与空气源热泵并联供暖系统的容量匹配及运行优化模型,以系统生命周期成本最小为优化目标,以集热器面积、热泵容量、水箱容积、热泵启停温度、热泵启停温差为优化变量,采用遗传算法进行同步优化计算。以甘孜地区为计算案例进行优化计算,结果表明:单一运行优化节能效果显著,与设计方法相比,运行费可节省19.0%,系统COP提高24.3%,热泵平均COP提高10.7%;在系统20 a寿命周期内,同步优化方法下总投资最低,与设计方法、单一运行优化和单一容量匹配相比,其总投资分别降低19.1%、11.4%和15.6%。甘孜地区并联供暖系统应以热泵为主,推荐太阳能保证率为16%,给出了优化匹配容量及运行控制策略。     

太阳能-地源热泵复合系统的性能分析及优化

以应用于西安市周边地区农村住宅的太阳能-地源热泵复合系统为研究对象，利用TRNSYS软件对该复合系统进行建模。首先，对复合系统中主要部件的参数计算方式进行了详细阐述；其次，对复合系统中的太阳能集热器倾角与蓄热水箱容积进行了分析；最后，从太阳能集热系统集热量、地源热泵系统能耗及能效比(COP)等角度对复合系统的运行工况进行优化。研究结果表明：在整个供暖期，在集热器倾角为52°、蓄热水箱容积为0.45 m³时，整个复合系统的总能耗最低；优化后的复合系统的总能耗为1089.6 kWh，地源热泵系统在运行期间的平均COP为3.5371，太阳能集热器的累计集热量为327.3 kWh。研究结果为西安市及其周边地区应用太阳能-地源热泵复合系统的设计及优化奠定了基础，对实现碳达峰及碳中和目标具有重要意义。     

独立式太阳能-空气源热泵热风供暖系统的设计

为改善传统太阳能供暖质量低、能耗高等问题,设计一套独立式太阳能-空气源热泵热风供暖系统。基于可发电的太阳能平板集热器,按照能源的梯度等级逐级利用集取太阳能。吸收的热能经热泵用于室内采暖,光伏电能经微电网控制和存储,输出的高品质电能维持系统中用电设备的运行,并以混合储能元件均衡微电网中因供暖系统用电功率改变引发的母线电压波动。采用模糊控制对压缩机、电子膨胀阀等设备进行调节,确保系统的稳定性和可靠性,最后构建实物平台。结果表明:太阳能-空气源热泵热风供暖采暖质量达到国家标准要求且平均制热性能系数可达3.47,节能减排效果较为显著。     

一种可蓄热太阳能睡床结构及性能分析

介绍了一种兼具蓄热与散热两种状态的太阳能供暖用睡床。该睡床的下部为蓄热水箱，可从太阳能集热板获取热量供给睡床。研究了基于该睡床的供暖系统在北京地区的应用情况，并分析了不同状态下床板上表面的散热量与被褥内的温度。结果表明：在全天散热状态下，典型年供暖季集热器效率为37.7 %，复合型睡床的有效供热量为4 390.2 MJ，太阳能保证率为80.7 %；在白天保温−夜间散热下，集热器效率为33.1 %，复合型睡床的有效供热量为4 441.1 MJ，太阳能保证率为81.8 %。     

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。     

太阳能辅助地源热泵系统运行模式研究

利用Trnsys软件建立了太阳能辅助地源热泵系统仿真模型,通过试验验证了模型的准确性。试验结果显示,地源侧循环水先流经地埋管后经过集热器的串联模式是复合系统的最佳连接方案,COP值可达到4.56,比单一热泵系统提高了8.83%。基于最优模式,进一步研究太阳能集热器面积和地埋管换热器长度对复合系统的影响表明,在联合供暖工况下太阳能集热器面积每增加1 m2,可以减少换热器地埋管长度4.09 m。     

基于平板热管的太阳能-空气能双源集热蒸发器性能实验研究

设计一种基于平板热管的太阳能-空气能双源集热蒸发器及由其组成的新型直膨式热泵系统,并对其进行实验研究与分析。实验测试平板热管在制冷剂低温取热条件下的均温性与导热性能,热泵运行工况下集热蒸发器表面温度分布、光电光热性能,以及在不同天气条件不同运行模式下热泵系统性能。结果表明,平板热管在低温取热条件下当量导热系数可达6.8×10⁵W/(m·℃),集热蒸发器运行时纵向最大温差为3.9℃;在夏季晴朗天气条件下运行太阳能模式制热水时热泵平均COP为3.62;在低辐照阴天下运行太阳能-空气能双源模式与太阳能模式相比,单位面积集热功率提高18.8%,系统平均COP提高5.7%;在无辐照的夜晚,运行空气源模式系统COP为2.54。