基于TRNSYS的空气源热泵辅助太阳能热水系统优化研究

为实现空气源热泵辅助太阳能热水系统中关键参数的优化匹配,基于TRNSYS动态模拟平台建立完整的空气源热泵辅助太阳能热水系统模型。以系统生命周期成本为目标函数,以集热器面积、集热器倾角、水箱容积及热泵功率为优化变量,借助GENOPT软件调用Hooke-Jeeves算法对系统各变量进行同步优化,并对各优化变量进行敏感性分析。以西昌市某学生宿舍的空气源热泵辅助太阳能热水系统为研究对象进行优化。研究结果表明,优化后的COPsys普遍提高,系统性能得到明显改善,系统全年运行费用缩减,全年节电率高达9.11%。并在此基础上提出关键参数的推荐匹配原则:单位集热面积水箱容积为70 L/m~2,单位集热面积热泵功率为60 W/m~2,最佳集热器倾角为φ-6°(φ为当地纬度)。对空气源热泵辅助太阳能热水系统进行设计时,可依据以上匹配原则对热泵功率、集热器面积、水箱容积、集热器倾角按照先后顺序进行优化。研究结果可为空气源热泵辅助太阳能热水系统的优化设计提供理论依据。     

空气源热泵在东北地区实测与优化方案研究

在东北地区搭建了空气源热泵测试系统,对其运行效果进行评价,针对其运行过程中存在的问题进行优化。利用TRNSYS软件搭建了空气源热泵耦合太阳能系统,对比分析了2个系统的运行特性,并对空气源热泵耦合太阳能系统经济性和节能减排性进行评价。研究结果表明,空气源热泵耦合太阳能系统COP为2.02,相比于空气源热泵测试期间1.77提升14%,能耗减少20%。空气源热泵耦合太阳能系统相比于空气源热泵系统节能率为20%,减少排放CO2332.5 kg,减少排放SO22.7 kg,减少排放粉尘1.4 kg;初投资增加5 300元,投资回收期为6.4 a。     

太阳能辅助的双源耦合热泵系统制热特性研究

传统空气源热泵在较低环境温度下存在制热量不足和制热效率偏低问题,该文提出一种太阳能辅助的双源双压缩耦合热泵系统,通过集热器将太阳能转化为低温热水以构建太阳能水源热泵单元,利用2台压缩机和1台冷凝器实现太阳能水源热泵单元和空气源热泵单元并联耦合工作。太阳能水源热泵单元和空气源热泵单元既能各自独立运行又能同时运行以满足用户全天候热负荷需求。基于DeST软件评估一个供热期(120 d)郑州某建筑逐时热负荷特性。在建立热力学数学模型基础上编写程序进行新系统循环特性计算和能耗分析,结果表明:双源耦合热泵系统COP_h较传统空气源热泵明显升高;前者日节能率介于1.01%～14.75%之间,在整个供热期总能耗较后者减少8.72%。双源(空气源蒸发器和水源蒸发器)双压缩机并联流程耦合热泵比双源单压缩机串联流程耦合热泵更具有节能优势。     

太阳能与复叠式高温空气源热泵联合供热系统应用

设计一套太阳能与空气源热泵联合供热系统，出水温度为80～90℃。通过对太阳能集热器和空气源热泵产品性能进行比较，选择集热效率高的中温型太阳能集热器和双级压缩复叠式空气源热泵，并对两种热源并联的供热系统进行详细的控制逻辑设计。以泰国CPC太阳能热水项目为例，对供热系统的稳定运行情况和节能效果进行验证。项目地辐照资源好，联合供热系统运行稳定、效果良好。     

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。     

北方农村中小学供暖方案选择

分析农村中小学供暖现状,提出几种适用于北方农村中小学的太阳能与辅助热源一体化供暖系统形式.以济南农村某小学为例,对太阳能与碳晶电热板复合供暖系统、太阳能与空气源热泵复合供暖系统、太阳能与地源热泵复合供暖系统及太阳能与沼气燃气锅炉复合供暖系统4种供暖方案的能耗、系统造价和系统运行费用进行研究.研究结果表明:对于该小学来说,太阳能与空气源热泵复合供暖系统长期运行较经济.     

太阳能与空气源热泵复合式供暖系统在西安地区的应用特性分析及评价

以西安地区的某个房间为研究对象,采用TRNSYS软件针对该房间分别应用太阳能集热系统、空气源热泵系统及太阳能与空气源热泵复合式供暖系统进行供暖时的情况进行了分析.首先,建立了太阳能与空气源热泵复合式供暖系统的仿真模型,并对其正确性进行了实验验证;其次,对比分析了在3种运行模式下各个系统的运行特性;最后,以系统能耗及能效...     

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。     

一种与空气源热泵结合的太阳能采暖系统性能分析

介绍一种与空气源相结合的太阳能采暖系统,对系统中各部分进行测试,通过测试数据分析系统整体运行性能,包括采暖系统太阳能利用率、辐照对太阳能集热系统的影响,空气源热泵性能随环境温度的变化,以及系统各模块在系统中的占比。研究表明:太阳能集热系统虽受辐照影响较大,但空气源和太阳能的结合使得系统运行更加稳定可靠,另外空气源热泵的COP受环境温度的影响较大,影响整个采暖系统效率。     

地源热泵-太阳能复合系统与冰蓄冷空调技术联合运行的可行性研究

沈阳某实际工程夏季为冰蓄冷空调技术与传统空调的联合,冬季由城市热网进行供暖。通过De ST-c软件对之进行全年逐时冷热负荷模拟,针对负荷的特性,分析使用地源热泵-太阳能复合系统与冰蓄冷技术联合运行的可行性,并从运行策略和经济性分别进行比较,认为地源热泵-太阳能复合系统与冰蓄冷技术联合运行系统在可行性和经济性方面都具有显著的优势,是一种很好联合运行的模式。     

太阳能/空气源热泵复合热水系统的串、并联式性能研究

提出自行设计一套太阳能/空气源热泵复合热水系统方案,明确系统全年运行模式满足全天候热水供应。统计分析了福州地区典型年气象资料,得出全年各月运行工况,确定热泵最佳开启时间为15:00。在此基础上,建立串、并联式数学模型进行供热性能计算,比较分析在各月工况下,两种方式系统为制备热水(55~60℃)时热泵运行性能和耗电量的变化关系。     

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%）。     

低品位多热源联供热水系统的节能分析

以太阳能、空气源热泵和废水余热回收联合热水系统为例,介绍系统的构成及运行原理。分析计算全年四季3种热源的供热负荷及其在系统总热负荷构成中的占比,提出全年运行策略。理论分析与工程实际系统分析表明,低品位多热源热水联供系统更具节能潜力与应用推广优势。     

太阳能、蓄热与地源热泵组合系统能量分析与实验

在天津地区设计建成太阳能、蓄热与地源热泵组合系统(SGCHPSS),实现建筑物供暖、空调、供热水三联供。对组合系统运行模式进行研究,在TRNSYS平台上模拟得到太阳能、地表能的组合、匹配利用关系,及两种热源对整个系统的能量贡献;模拟得到4～7月份太阳能向地下土壤的跨季节蓄热量。进行示范工程实验,得到土壤跨季节蓄热与地源热泵系统全年运行情况,并进行全年土壤热平衡与系统能耗分析。     

北京农村住宅清洁冷热源方式经济性和环保性分析

以北京某农宅为研究对象,介绍了4种清洁冷热源方式,即:空气源热泵辅助太阳能蓄能系统、空气源热泵蓄能系统、单一空气源热泵系统、燃气壁挂炉供暖系统+分体空调制冷。在峰谷电价和阶梯平价这2种电价模式下,采用费用年值法对这4种冷热源方式进行了经济性分析,并研究了4种方式对环境保护方面的影响,结果表明:对于所选建筑实例,在峰谷电价差和阶梯电价这2种模式下,空气源热泵辅助太阳能蓄能系统费用年值都是最低,且向环境排放的污染物量最少,经济性和环保性都是较优,在峰谷电价差模式下经济性更具优势,空气源热泵辅助太阳能蓄能系统方式对于农宅是一种较好的冷热源方式。     

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。     

太阳能-空气源热泵联合干燥系统设计及干燥枸杞的实验研究

为缩短枸杞干燥时间,提高干制枸杞的质量,减少能源消耗,本文提出了一种新型太阳能–空气源热泵联合干燥系统。该系统主要由太阳能集热器和空气源热泵机组等设备组成,可以实现太阳能单独干燥、热泵单独干燥和太阳能–空气源热泵联合干燥三种工作模式。本文根据枸杞的干燥特性,分段设定最佳的干燥温度,进行了热泵单独运行和太阳能–热泵联合运行两种工作模式下干燥枸杞的对比实验。结果表明,干燥50 kg枸杞,太阳能–热泵联合运行比热泵单独运行节省了2.9 kW?h电能,若同时除去系统本身的耗能,节省的电能占热泵单独运行耗电量的29.5%。同时,与太阳能单独干燥相比,太阳能–热泵联合干燥具有较高的除湿能耗比,两者最大差值为0.71 kg/(kW?h)。本文提出的太阳能–热泵联合干燥系统具有提高干燥产品的品质、缩短干燥时间和节约干燥成本等优点,适宜推广。     

太阳能辅助三套管蓄能器的供热实验

为改善空气源热泵及三套管蓄能换热器的低温适应性,对太阳能辅助三套管蓄能器供热模式进行实验研究。结果表明,升高太阳能热水温度或增大热水流量皆可提升系统的供热能效,在相同供热水流量和供热水温度条件下,相比空气源热泵或三套管蓄能器供热,新模式的制热功率可分别提高57%和13%,功耗可分别降低42%和41%。太阳能辅助三套管蓄能器供热模式可有效改善空气源热泵及三套管蓄能换热器的低温适应性,且运行过程稳定,能效较高。     

太阳能蓄热与低温空气源热泵复合空调系统运行特性模拟研究

介绍了利用地下水池进行季节性蓄热的太阳能与低温空气源热泵复合空调系统的组成及运行模式,建立系统中各部分的数学模型,确定系统的运行控制策略,并在此基础上,以乌鲁木齐市某餐厅为研究对象进行瞬态数值模拟,得到系统的全年动态运行特性,模拟结果为该系统的推广应用提供了理论指导。