应用于学校建筑的跨季节蓄热太阳能-土壤复合热泵系统运行特性试验研究

对在北京一所小学建立的跨季节蓄热太阳能-土壤复合热泵系统进行为期约一年的试验研究,重点分析太阳能集热系统的运行特性和土壤蓄放热效果,以及二者联合运行时对土壤热平衡的影响。结果表明,在现有运行策略下,太阳能蓄热水箱在过渡季、供热季和制冷季的进、出水温度呈现出不同的变化规律。试验期间,太阳能集热系统的净蓄热量为44 909.02 MJ。二者联合运行工况下,土壤吸排热的不平衡率由单一土壤源热泵的77.95%降低为67.69%,采用太阳能跨季节蓄热可以补充一部分热量,但无法完全解决土壤的热平衡问题,这是由本系统夏季实际运行时间过短、冬季实际运行时间过长造成的。     

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。     

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。     

太阳能蓄热技术研究进展

太阳能蓄热根据储热机制的不同可分为显热蓄热、潜热蓄热与化学蓄热。介绍了三种蓄热方式的研究现状与各种蓄热材料的优缺点,并且对比分析了三种蓄热方式的特性。其中潜热蓄热,特别是相变材料的蓄热技术应用最为广泛;显热蓄热如混凝土蓄热技术目前正在研究之中;化学蓄热则在实验阶段。     

相变材料太阳能蓄热水箱热特性实验研究

蓄热水箱是太阳能热利用系统中的关键部件之一。为提高太阳能热水系统效率,在蓄热水箱中添加Ba(OH)_2·8H_2O相变材料,在初始水温为80℃、进水温度为5℃的工况下,研究相变材料对蓄热水箱热特性的影响。结果表明:添加相变材料后,蓄热水箱的蓄热量从18.81 MJ提高至19.07 MJ,随着进口体积流量的增大,蓄热水箱混合数先减小后增大,而有效释热率先增大后减小且在3 L/min时达到峰值92.2%。相变材料的加入能够提高蓄热水箱的有效释热率,同时提高水箱的热分层特性,且位置越靠近进口改善效果越好。     

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。     

跨季节土壤蓄热太阳能数值模拟研究

为减少太阳能利用所受的季节性限制,以太阳能跨季节蓄热为背景,土壤为蓄热介质,利用ANSYS软件对水平地埋管与土壤的非稳态换热过程进行三维数值模拟。在流速、管径、土壤初始温度以及运行时间等条件相同的情况下,分别讨论埋管深度、管内流体温度、土壤热物性参数以及埋管间距对土壤蓄热效果的影响。结果表明:对于埋深为1.5m、2.0m、2.5m这三种工况,埋深2.5m的土壤蓄热量最大,埋深1.5m的蓄热量最小。对于流体温度为60℃、70℃、80℃这三种工况,温度为80℃的土壤蓄热量最大,60℃的蓄热量最小。对于沙土、粘土、褐土和花岗岩这四种土壤,褐土是最有利于蓄热的,沙土是最不利的。对于埋管间距为2.8m、3.2m、3.6m、4m这四种工况,土壤蓄热量随埋管间距的增大而增大,管间距为4m的土壤蓄热量最大,2.8m的蓄热量最小。     

跨季节空气-土壤蓄热式热泵系统运行特性分析

为解决严寒和寒冷地区单供暖土壤源热泵系统长期运行出现的土壤温度逐年降低问题,在充分利用现有设备的基础上,新增蓄热系统,与原系统结合使用,形成跨季节空气-土壤蓄热式热泵系统,包括直接蓄热和间接蓄热2种类型。以石家庄某单供暖住宅楼为例,利用TRNSYS软件建立跨季节空气-土壤蓄热式热泵系统仿真模型,并利用实测数据对模型进行验证。通过正交试验得到蓄热式热泵系统以总费用为评价指标时的最优方案,分析系统在最优方案下连续运行10年时的性能。结果表明：在土壤温度为10.6℃时,设置直接蓄热系统后土壤平均温度上升为15.2℃,土壤热平衡率为80.7%;在土壤温度为8.3℃时,设置间接+直接蓄热系统后土壤平均温度上升为15.5℃,土壤热平衡率为84.8%;与燃气锅炉相比,直接蓄热式热泵系统、直接+间接蓄热式热泵系统分别可节约供暖费用223.20万元和191.12万元,与燃煤锅炉相比,蓄热式热泵系统的环境效益显著。     

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。     

太阳能-土壤源热泵联合供能系统的研究进展

随着能源消耗所带来的环境污染越来越严重,可再生能源技术得到日益广泛的应用。其中土壤源热泵和太阳能光热技术得到迅速发展,将太阳能和地热能联合开发利用是新能源发展的方向之一。本文分析太阳能热利用系统、蓄热系统以及太阳能-土壤源热泵联合供能系统的发展现状及性能指标。指出太阳能-土壤源热泵联合供能系统主要有串联、并联和混合连接3种运行方式;影响太阳能-土壤源热泵联合供能系统性能的主要因素有太阳能集热器面积、土壤热物性、联合系统控制策略等。研究表明,联合供能系统是一种比单一热源(如太阳能、地热能)热泵系统更高效、经济的能源利用模式。     

Long-term heat storage with NaOH

To reach high solar energy fractions for building heat supply, several seasonal thermal storage techniques have been developed and tested so far. Besides ground storage techniques, thermo-chemical techniques with high heat storage capacity and virtually no heat losses in the storage state are most promising. This paper deals with closed sorption systems and focuses on the concept with sodium hydroxide (NaOH)-water as the working pair. In an experimental prototype system setup, vapor pressure and boiling temperatures of highly concentrated sodium lye, as well as heat charge and discharge processes of the storage under low-pressure conditions were analyzed or verified. The storage capacity is limited by the temperature levels of the produced heat and by the solidification of the NaOH lye. The results for the single-stage prototype show that for charging the storage, solar heat input at 150 °C is needed, and that, compared to conventional water storage, the system-volume-related heat capacity could be increased by a factor of 6 for low-temperature space heating (40 °C) and by a factor of 3 for domestic hot water supply (65-70 °C). Future systems shall be built as a double-stage system in one integral vacuum container, containing solution tanks, heat exchangers, piping, and pumps.     

大规模弃风储热供暖协调计算方法

国家鼓励清洁供暖,电采暖是清洁供暖的重要组成部分。但常规用电成本高,如果利用弃风电,不仅消纳弃风电,还能降低电供暖成本。文中以一个实际电网为例,通过研究弃风总量、储热能力和供暖能力,提出了弃风储热供暖协调调度策略。对一个拥有大规模弃风电量、大规模储热的电网具有实际意义。     

相变蓄能地板采暖技术及经济眭分析

针对采用地源热泵低温热水和电热电缆地板辐射采暖加蓄能技术的两种供热系统,从节能、环保角度进行了分析,说明在注重节能、环保和合理调节峰谷电价比的环境下,使用地源热泵蓄能供热系统的推广应用具有明显的经济、社会效益和竞争力。     

Energy consumption of cold climate heat pumps in different climates – Comparison of single-stage and two-stage systems

The aim of the study presented in this paper is the comparison of different possibilities to reduce the power consumption and environmental impact of barrack buildings of the US army. For this purpose different building standards, different heating and cooling appliances and a cold storage concept are compared using annual building simulations. These simulations are carried out for central and northern locations in the US. The focus of this paper is the applicability of cold climate heat pumps in these climates. A coupled building and appliance model has been established to allow a fair comparison based on first energy usage and CO₂ emissions. Altogether seven different building configurations in six different locations have been investigated. Simulation results show the most significant energy savings (up to 90%) can be achieved by improving building insulation and heat recovery of the ventilation system. Second major improvement is the usage of two-stage heat pump systems, which drastically reduces the need for backup heating systems and lead to seasonal efficiencies (SCOPs) in the area of 3.0, or in other words an energy saving of 20–35%. Thermal storage and control concepts such as night setback in comparison show little effect. The simulation results also showed that primary energy demand or greenhouse gas emissions are better measures for the comparison of environmental impact than COP and SCOP.     

多联式空调（热泵）机组非稳态制热性能实验方法研究

采用季节性能评价指标体系是多联式空调（热泵）机组（以下简称：多联机）性能评价的发展方向。针对在季节性能评价指标体系下多联机制热性能实验中存在的问题,分析现行国内外相关标准对非稳态制热性能实验方法的优缺点,指出欧洲及ISO标准规定的非稳态制热性能实验方法更能客观地反映多联机的制热性能,而且可操作性强,可重复性好;同时分析采用欧洲及ISO标准规定的非稳态制热性能式验方法对我国多联机性能评价可能带来的影响,进而提出我国多联机非稳态制热性能实验方法的总体框架和尚需解决的问题。     

多联机季节运行性能评价指标的差异性分析

分别对4套多联机系统进行35个工况的制冷与制热性能试验,获得多联机的全工况运行性能;在我国相关标准给定的典型气象参数和建筑负荷模型条件下,应用现有标准给定的制冷与制热季节性能指标对这些多联机进行评价,并与全工况季节运行性能进行对比,分析各种季节性能评价指标数据的差异,以期为我国多联机产品标准的修订提供参考。     

基于数据库的房间空调器季节能效比计算

说明中国房间空调器季节能效比计算模型，运用VisualBasic可视化编程语言和Access混合编程提供数据库支持，达到快速计算分析房间空调器季节能效比的效果。基于该数据库的房间空调器季节能效比计算模型，不仅能够计算不同城市的夏季和冬季的能效比，而且还能够计算定频和变频空调器的季节能效比。     

复叠式空气源热泵蓄能除霜与常规除霜特性实验研究

针对复叠式空气源热泵在冬季寒冷地区供热运行中遇到的结霜和除霜问题,本文提出增设蓄热器的蓄能复叠式空气源热泵除霜系统,通过实验研究了该系统间断制热蓄能除霜及不间断制热蓄能除霜两种除霜模式下的除霜特性,并与常规复叠式空气源热泵采用的低温级热气旁通除霜方式进行对比分析。结果表明:采用蓄能除霜方法的除霜时间较旁通除霜减少71.4%~77.6%,系统除霜能耗降低65.1%~85.2%,机组除霜运行更稳定、可靠。