能量桩地源热泵系统的工程设计与应用

对能量桩及其计算模型做了简要介绍。针对桩埋管换热器,提出增加埋管固定钢筋、合理确定循环水温及均匀布置桩基埋管的设计方法,以提高桩埋管换热效率及桩基安全性。最后简单介绍了以能量桩地源热泵复合式系统作为冷热源的实际工程,该工程运行结果表明,能量桩地源热泵系统具有较好的节能效应。     

储热材料在聚光太阳能热发电中的研究进展

储热系统是聚光太阳能热发电系统中的关键部分,介绍了熔盐、高温混凝土、金属合金等高温储热材料的物理性能及其在聚光太阳能热发电中的应用进展,指出了各种储热材料的优缺点,从储热材料的热物理性能、热稳定性、传热关系式等方面展望了储热材料在聚光太阳能热发电系统的研究.     

主动式太阳能供暖系统的研究现状综述

从主动式太阳能供暖系统的组成出发,即集热器、储热蓄热部分、辅助热源、供暖末端等,分析了各个组成部分的研究现状和未来发展趋势。对蓄热部分分析了在主动式太阳能供暖中短期蓄热和季节蓄热的研究现状。对供暖末端分析了低温散热器、相变储能地板、相变墙体等在主动式太阳能供暖中的应用。     

塔式太阳能热发电系统及聚光瞄准装置

<正>由何开浩研发的塔式太阳能热发电系统的聚光瞄准装置有聚光系统,吸、换热系统,储热系统和发电系统四部分组成。其中,聚光系统包括反射镜、支撑结构、传动装置和跟踪控制系统。塔式太阳能热发电系统采用光-热-     

内置并联U形埋管能量桩的换热性能研究

建立了内置并联U形埋管能量桩热交换的理论模型,该模型考虑了管内循环液体竖向对流换热和支管之间的热干扰。通过与数值模拟结果的对比,验证了所提模型的可靠性。基于该模型分析了桩内埋管布置形式对能量桩换热效率的影响,结果表明:整体上能量桩换热效率随埋管数量增加而提高,尤其是桩内埋管数较少时,而当埋管达到一定数量后,再增加对能量桩的换热效率影响很小;若埋管数量一定,桩内所有U形管的支管等间距布置时能量桩的换热效率最高;U形管进出水支管的布置顺序对能量桩的换热效率影响很小;若循环液流动速度保持不变,增加埋管直径能增大能量桩的换热效率。     

SiC对能源桩混凝土传热与力学性能的影响

能源桩系统作为一种建筑节能技术，通过开发清洁能源可有效缓解能源危机。以添加SiC粉末制备的传热强化型混凝土为研究对象，综合能源桩强化换热模型分析、室内传热与力学性能试验和中心热源热成像结果可知，在相同环境温度下，随着SiC含量的增加，SiC混凝土导热系数呈线性增加。在力学性能方面，当SiC质量分数达到10%时，混凝土的抗压强度和抗拉强度较素混凝土分别增加6.3%和8.3%;当SiC质量分数达到15%时，混凝土的抗压强度增长速率有所放缓，抗拉强度有所下降。中心热源热成像结果也进一步验证SiC试样自内向外的传热效率显著高于普通混凝土，与SiC含量为0%的试样相比，SiC含量为10%的试样的中心温度降低39.2%。由此可见，当SiC粉末添加量达到10%时，强化型混凝土的导热效率显著增加且抗压强度提升最为明显，这为提高能源桩的热效益提供一种可靠的参考方法。     

金属相变储热技术在太阳能热发电系统中的应用分析

对聚光类太阳能热发电中的储热技术作了介绍;针对太阳能热发电系统中通常需要配备热储存设备以最大程度发挥太阳能热发电系统发电能力的特点,提出了利用熔点温度适宜的金属相变材料作为储热介质的观点,并根据已有的研究成果对集吸热、储能与产生蒸汽于一体的金属相变储热蒸汽锅炉在聚光类尤其是塔式太阳能热发电系统中应用的可行性进行了理论分析和探讨,为下一步的实验工作打下基础。     

相变蓄冷换热器性能的实验研究

为了提高相变蓄冷换热器的换热效率及其在太阳能空调系统的适应性,本文基于太阳能空调实验系统,研制了一种新型管肋式相变蓄冷换热器。并在典型工况下对单个换热单元进行了蓄冷、释冷循环试验。研究表明,单个换热单元能够在约80分钟完成相变过程。在稳态运行工况下,该新型管肋式相变蓄冷换热器的蓄冷功率可达4 kW,可以满足太阳能空调实验系统对蓄冷装置的设计要求。     

面向太阳能热发电的CaO-CO2热化学储热技术研究进展

太阳能热发电技术是缓解能源危机、改善生态环境的重要技术,其通过配备储热系统可解决太阳能不连续供给与连续的电能消耗之间的矛盾。CaO-CO₂热化学储热技术具有来源广泛、成本低廉及储热密度高等优势,具有广阔应用前景。对CaO-CO₂太阳能储热系统展开回顾与总结,介绍了其储热原理及与太阳能电站集成方案,分析了影响钙基材料储热的影响因素,阐述了提高钙基材料循环储热性能及机械性能的方法,以期为高性能钙基储热材料的设计与制备,及其在太阳能发电厂中的大规模应用开发提供参考与指导。     

助力节能降碳的相变储热材料研究和应用进展

相变储热是一种发展较为成熟、工艺简单且储热密度高的储热技术,其基本恒温的蓄放热过程能减少能量品味的损失,应用前景广阔。围绕相变储热技术所涉及的关键材料,介绍了不同应用条件下各类相变材料的优缺点,综述了相变储热材料在余热回收利用、太阳能光热转化存储、储能电池热管理、建筑储热等方面的应用,着重总结了相变储热材料在减少相变过程泄漏、提高热导率、减小过冷度及腐蚀影响等方面的研究进展。鉴于储热材料有助于实现节约能源、降低碳排放的社会发展目标,有必要持续开展储热材料的研发工作,不断提高储热材料的综合性能。     

纳米材料改善硝酸熔盐传蓄热性能的研究进展EI北大核心CSCD

聚光式太阳能热发电是解决能源和环境矛盾的理想途径,传热蓄热技术是光热发电的重要环节,在此需要解决的关键问题是传热蓄热介质。熔盐作为储蓄热介质具有明显优势。国内外运行的光热电站中大多使用二元硝酸熔盐(Solar salt)与三元硝酸熔盐(Hitec),但二者传蓄热性能均欠佳,影响了太阳能的利用效率。纳米材料的独特空间结构,使其具有优异的导热性能、良好的稳定性等,将其作为添加剂引入到硝酸熔盐体系中,有望改善材料的传热蓄热等热物性能,进而提高太阳能光热利用的效率,降低发电成本。本文综述了纳米金属粒子、纳米金属氧化物、纳米碳材料和其他无机纳米材料作为添加剂掺杂到硝酸熔盐体系中的相关研究,论述了改性后熔盐热物性的变化并探讨了作用机理,以期为制备优异热性能的储能熔盐提供参考。未来的研究可重点关注热物性测试、传热机理、构效关系和工业化中试,将具有优异的传蓄热性能的硝酸熔盐应用在太阳能光热发电领域,在清洁能源开发利用方面发挥更重要的作用。     

相变储能混凝土的研究

相变储能技术对能源的开发和合理利用具有重要意义,在太阳能利用、工业余热回收等方面有着显著的优点.相变储能材料能将暂时不用的能量储存起来,到需要时再将其释放,这就可以缓解能量供与求之间的矛盾,节约了能源.通过把制备的活性炭储能骨料和石墨导热功能基元材料加入混凝土中,取代其中的卵石和河砂,用普通混凝土的制备技术制备相变储能混凝土.实验结果表明,活性炭储能骨料的加入使混凝土中储存了大量的相变材料,制得的储能混凝土的比热容明显高于普通混凝土,石墨提高了其导热系数,但活性炭储能骨料和石墨的加入导致制品的抗压强度下降剧烈.红外光谱证实储能混凝土中的相变材料没有同其它物质反应,因此具有良好的储能效果.     

不同埋管形式下能量桩热力学特性模型试验研究

桩埋管式地源热泵（也称能量桩）是一种可以节省地下空间和施工埋管费用的新技术,目前在国内外得到了一定的应用。然而,针对其在干砂中的传热特性和力学特性的研究却相对较少。基于模型试验方法,对不同埋管形式下,干砂中钢筋混凝土桩的传热特性及其力学特性进行了对比模型试验研究。试验测得桩体、桩周土体的温度变化规律,桩体应变和桩体热应力的变化规律,并对比分析了温度影响下基桩的极限承载力。试验研究结果表明,同样输入功率条件下,不同埋管形式相比,W型和螺旋型桩的应力变化和桩顶沉降量均较单U型桩要大。     

太阳能空气集热耦合地板蓄热系统热特性实验研究

提出了一种适用于被动式太阳能空气供暖的混凝土地板蓄热系统,并对该蓄热系统在寒冷地区农村住宅中的应用进行了热特性及其影响因素实验研究。讨论了该蓄热系统对室内热环境的作用,不同集热器朝向、热气流湿度及供风速度作用下地板蓄热系统的蓄放热特性。实验结果表明,太阳能空气集热耦合混凝土地板蓄热系统充分利用建筑本体结构蓄热,有效提高了太阳能供暖房间的室内温度及其稳定性。     

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.     

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.     

Performance evaluation of single stand and hybrid solar water heaters: a comprehensive review

In this review, flat plate and concentrate-type solar collectors, integrated collector–storage systems, and solar water heaters combined with photovoltaic–thermal modules, solar-assisted heat pump solar water heaters, and solar water heaters using phase change materials are studied based on their thermal performance, cost, energy, and exergy efficiencies. The maximum water temperature and thermal efficiencies are enlisted to evaluate the thermal performance of the different solar water heaters. It is found that the solar water heaters’ performance is considerably improved by boosting water flow rate and tilt angle, modification of the shape and number of collectors, using wavy diffuse and electrodepositioned reflector coating, application of the corrugated absorber surface and coated absorber, use of turbulent enhancers, using thermal conductive working fluid and nanofluid, the inclusion of the water storage tank, and tank insulation. These items increase the heat transfer area and coefficient, thermal conductivity, the Reynolds and Nusselt numbers, heat transfer rate, and energy and exergy efficiencies. The evacuated tube heaters have a higher temperature compared to the collectors with a plane surface. Their thermal performance increases by using all-glass active circulation and heat pipe integration. The concentrative type of solar water heaters is superior to other solar heaters, particularly in achieving higher water temperatures. Their performance improves by using a rotating mirror concentrator. The integration of the system with energy storage components, phase change materials, or a heat pump provides a satisfactory performance over conventional solar water heaters.

Graphical abstract

Modification of solar water heaters

     

换热器管板孔内不开槽的强度胀接

工业冷冻机组和中央空调水冷冷水机组用换热器的换热管通常有钢管、铜管、铜镍管和钛管等,其与管板的连接方式采用强度胀接的方式。传统的管板与换热管的强度胀接是通过在管板孔内开若干条胀管槽实现的。本文根据管板孔内不开槽的强度胀接工艺试验和实际生产中的应用情况,说明换热管与管板的强度胀接也可通过管板孔内不开槽和加胀管胶水实现。     

地源热泵与太阳能结合在高寒地区的应用

地源热泵技术在我国内蒙古等高寒地区使用时,因冬夏换热不平衡,通过太阳能系统补充地下土壤换热的热量,能够保证地下系统全年冬夏的热量平衡及地下换热系统长久使用不衰减,有效提高了整个系统的能效比。以内蒙古某一工程为案例,分析计算全年的不平衡率和配置太阳能面积的方法。     

冰箱用箱壁式冷凝器的热路分析

为了对冰箱冷凝器结构的优化设计提供理论依据，利用通用有限元软件ANSYS对箱壁式冷凝器进行了建模、求解。在分析中，考虑了铝箔对传热的影响；同时，考虑到在通常情况下冷凝管和冰箱的外壁平板之间的线接触会影响冷凝器的散热。因此，对冷凝管与箱壁平板的线接触进行了改进，采用凹槽结构的接触形式，并分析接触角度对散热的影响。结果显示：铝箔在冷凝管的散热中是一个重要的热路。如果不考虑铝箔的影响，计算所得的换热量将偏小8％左右；冷凝器的管材对换热效果影响不大，采用铜管比钢管的换热效果增大不到1％；增加冷凝管与外壁的接触面积可以提高换热效果，但是增加幅度并不明显；同时计算结果也表明，冷凝器通过发泡层传入冰箱内部的热量约占冷凝器总负荷的12％。