土壤蓄冷与释冷过程的模拟研究

综合蓄冷技术与土壤耦合热泵技术的优点，开创性地提出了以土壤作为蓄冷介质的集低温工况、空调工况和制热工况为一体的三工况型土壤蓄冷与土壤耦合热泵集成系统的新设想。并在能量平衡的基础上，建立了埋管管束内层及外层盘管蓄冷、释冷过程的数学模型。通过模拟计算，比较分析了内、外层单根盘管的蓄冷、释冷运行特性，并对单根埋管换热器蓄冷、释冷过程的传递冷量损失及垫层冷量损失进行了初步的分析。     

土壤蓄冷与释冷过程的模拟与试验验证

结合土壤耦合热泵技术与冰蓄冷技术的特点,并在土壤蓄冷与土壤耦合热泵集成系统构想的基础上,建立了考虑土壤周期性冻融相变的土壤蓄冷、释冷过程的数学模型,并采用数值方法进行求解。通过建立模拟土壤蓄冷、释冷过程的砂箱试验台并由试验测试结果表明:所建模型的计算结果与试验数据吻合较好,二者偏差在10%以内。应用本文所建数学模型可对土壤蓄冷系统的蓄冷、释冷运行特性进行计算与分析,并为该集成系统的应用提供理论支持与技术储备。     

土壤蓄冷与耦合热泵集成系统中土壤蓄冷的模拟研究

结合土壤耦合热泵技术及冻土蓄冷技术的优点，提出一种全新的热泵空调系统形式一土壤蓄冷与土壤耦合热泵集成系统。该系统将土壤耦合热泵系统(GCHP)的地下埋管换热器与蓄冷装置合二为一，在电力低谷期将冷量贮存到土壤中，以满足高峰电力期空调负荷的需要。在能量平衡的基础上建立了土壤蓄冷释冷过程的数学模型，并采用固相增量法模型对其进行了模拟计算，分析其应用的技术可行性，为土壤蓄冷与土壤耦合热泵集成系统的应用提供理论支持。     

相变蓄冷原理及其应用

冷量储存是工业生产和日常生活中许多地方需要用到的一种能量储存形式，也是一种节能的重要方式。目前，工业生产中冷量的储存和运用大多是采用显热原理，而采用相变潜热原理进行冷量的储存和运用，近几年来国外、国内都开始了研究和应用。本文在阐述了相变蓄冷原理之后，对相变蓄冷介质、相变蓄冷设备及其应用进行了较深入的探讨。相信，本文对利用相变蓄冷原理进行冷量储存和节能工作的发展，会有一定裨益的。     

空调蓄冷材料及蓄冷球内非固定融化问题的研究

通过实验方法研究了空调蓄冷材料的相变温度、相变潜热和比热等热学性能。并对该种蓄冷材料制成的蓄冷球进行了释冷特性的研究,探讨了蓄冷球内固液密度差引起的固态物上浮对蓄冷球融化释冷的影响,得到了融化率随时间的变化关系。结果表明:该蓄冷材料融解热为149.4kJ/kg,相变温度为7.9℃,该相变材料可作为空调蓄冷材料,蓄冷球的直径及固液密度差对融化释冷特性有较大影响。     

土壤源热泵系统的土壤蓄冷影响因素研究

以南京为例,运用Trnsys软件的模拟计算方法研究夏热冬冷地区土壤源热泵系统中土壤蓄冷的影响因素。Trnsys系统模型模拟了土壤源热泵系统中土壤在室外干球温度和土壤初始温度影响下,其蓄冷性能的变化。通过对模拟结果进行数据处理与分析,得出土壤初始温度是影响土壤蓄冷性能的主要因素。在土壤温度达到25℃时,建议停止向土壤散热,开启冷却塔蓄冷。     

蓄冷空调系统经济分析与比较

建立了常规空调系统和蓄冷空调系统经济分析模型,关利用该模型分别对水蓄冷系统,冰蓄冷系统和共晶盐蓄冷系统的经济效益进行了计算分析与比较,其结果可供有关决策部门参考。     

芒硝/蛭石复合材料蓄冷-释冷性能研究

采用真空浸渍法制备了芒硝/膨胀蛭石（EV）复合蓄冷材料（CPCM）,其中9wt%的氯化铵为相变温度调节剂,3wt%的硼砂(Borax)为成核剂;经筛选得到,EV与相变材料的最大负载质量比为1：6。制备的CPCM相变温度为16.2℃,潜冷蓄冷量为105.98kJ/kg,因为EV载体材料提高了比热容,使总蓄冷量达到120.68kJ/kg。芒硝基相变材料(PCM)与CPCM因EV的负载导热系数有所提升,并有效改善了无机盐类相变材料所产生的相分离问题。搭建循环测试装置,确定了CPCM的最优工况,并对CPCM进行100次融化-凝固循环,循环后对CPCM片层进行了SEM测试。结果表明,CPCM热性能稳定,片层无明显破裂,无相分离发生。复合相变蓄冷材料在24℃进口温度时释冷效果明显。故所制备的复合蓄冷材料CPCM适用于空调冷能储存,提高用冷经济性。     

冷介质通过井筒注入某地质结构的流动与传热预测软件研发

通过井筒向某地质结构内注入冷介质时,由于地温与冷介质之间存在温差,冷介质将通过井筒结构与土壤进行热量交换,最终导致冷介质冷量损失进而温度升高而达不到所需温度要求。因此,在施工前,需要对井筒进行冷量损失和沿井筒的温度分布的预测,为保冷结构设计以及井筒结构材料选型提供数据支持。由于注入冷介质的过程中,热量交换过程是一个非稳态传热过程,通常只能采用数值模拟来进行预测。为了简化数值模拟复杂的计算过程,采用准稳态的传热方法来构建单相冷介质通过井筒注入时的流动换热的物理数学模型,并开发了一个数值仿真软件。将仿真结果同商业软件FLUENT模拟结果进行了比较,表明温度分布和冷量损失基本一致,由此验证了所提模型的正确性和可靠性,为非工程热物理专业的工程技术人员提供能够预测低温工质在井筒流动与换热过程的仿真软件。     

直接蓄冰系统蓄冷过程动态模型研究

分析了直接蓄冰系统的动态特性,建立了相应的物理模型,并利用该模型得出了蓄冰半径及蓄冷率随时间的变化规律,模型预测值与实测值吻合较好。该模型可为直接蓄冰系统的设计及优化提供理论依据。     

跨季节蓄冷特性与系统设计优化

考虑现有采暖供冷技术能耗高或适用性低等特点,提出以冰源热泵为核心的跨季节蓄冷技术。以5种系统方案为研究对象,建立系统模型定量评价分析不同方案在不同区域的能耗特性以及经济效益。结果表明：1）方案3（跨季节蓄冷）、方案4（跨季节蓄冷与夜间蓄冷）、方案5（土壤源热泵）的一次能源消耗量和污染物排放量比方案1（空气源热泵）和方案2（集中供热与冷水机组）少50%以上;2）跨季节蓄能技术可有效提高系统的全年COP值,其存储效率和循环次数可达到96%和2.1次;3）上海适用空气源热泵方案,北京适用跨季节蓄冷方案,沈阳适用集中供暖方案;4）在北京,对于3万m²以上供暖供冷面积的大型建筑,采用方案4的增量投资回收期只有约3 a。     

区域能源系统管网蓄冷性能分析及实验研究

为分析管网蓄冷系统的冷损失及蓄冷性能,建立土壤温度场模型、管网冷损与热阻模型,并利用合肥滨湖新区区域能源站管网蓄冷系统进行实验验证.实验得出,管网冷损失功率约占整个能源站额定最大制冷量的6.81％,蓄冷策略供冷较非蓄冷策略供冷耗电量多9.25％,但节费率可达22.26％.可通过加大夜间低谷电价时的蓄冷功率,减少白天的制...     

土壤蓄热特性与模拟研究

在能量平衡和导热方程基础上,建立埋地换热器周围土壤内蓄热、释热过程的准三维非稳态模型,并通过数值求解得到计算结果;针对单埋管蓄热模型,得到土壤温度随运行时间、径向距离的变化情况,针对管群跨季节蓄热、取热模型,得到一个周期内不同运行工况结束时的土壤温度场分布;通过模拟计算对不同土壤类型的蓄热特性进行研究,并比较了3种典型土壤的蓄热能力大小.     

土壤高温储热过程中的温/湿度峰值现象

建立了一维土壤高温热湿迁移实验装置,获得了温度场和湿度场的动态变化规律,提出了温度峰值比和湿度峰值比的概念。实验结果表明,土壤温度场和湿度场均呈现明显的峰值特征,尤其在热源附近处表现更为剧烈,最大温度峰值比和湿度峰值比均超过2.0。湿度峰值主要发生在初始饱和度为4%~18%的范围内,且温/湿度峰值现象的总体变化特征呈相反趋势,湿度峰值时间大于温度峰值时间。对于远离热源的地方,温/湿度峰值现象表现逐渐微弱,且出现时间相对滞后。结合光学显微分析表明,由温度梯度引起的土壤水分的蒸发-扩散-冷凝过程是温/湿度峰值现象的重要产生机制之一。     

太阳能-土壤蓄热融雪系统融雪机理的研究

利用FLUENT对太阳能融雪系统路面冰雪融化过程进行数值模拟,得出路面融雪的温度场及相界面移动规律.对系统参数的选择进行分析,得出融雪所需时间与影响太阳能融雪系统工作特性的一些参数(外界环境条件、管径、埋管深度、管间距)的关系.所得结论对太阳能-土壤蓄热融雪系统路面部分的设计以及优化有重要的参考价值.     

太阳能跨季节储热供热系统试验分析

介绍了一种太阳能-土壤源热泵联合供热系统,对其运行试验数据进行了分析,并对其运行能效比与两种单独由土壤源热泵供热的模式进行了比较。土壤温度的变化不仅与取热速率有关,还与地温的自动恢复能力相关。该试验建筑所在的土壤条件下地温的恢复能力为30～40MJ/d。采用太阳能-土壤源热泵联合系统能效比最高,土壤源热泵单机组双供系统次之,而土壤源热泵单机组单供系统能效比最低。太阳能跨季节储热及土壤源热泵联合供热系统适用于热负荷远大于冷负荷的建筑。     

氨基础乙醇-水二元混合物相变蓄冷特性的动力学研究

采用等温DSC法对氨基乙醇—水二元混合物的蓄冷凝固特性进行了动力学分析,获得了该材料的结晶反应级数、反应速率常数、活化能等参数,并研究了添加剂对动力学参数的影响。结果表明,添加铝粉是提高该材料结晶反应速率的有效方法之一。