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。     

土壤蓄冷与释冷过程的能量分析

在对土壤蓄冷系统冷量损失过程分析的基础上,提出了地下埋管换热器垫层冷量损失与温差传热冷量损失的概念,并建立了垫层冷量损失和温差传热冷量损失的计算模型;为衡量系统在运行期间地下埋管换热器管束系统的运行效率,建立了埋管换热器管束系统的平均释冷率模型。通过理论研究与模拟计算,分析了土壤初始温度、埋管间距及管束结构对土壤蓄冷系统冷量损失的影响,指出了土壤蓄冷系统冷量损失随土壤初始温度及埋管间距之间的变化规律,为土壤蓄冷系统地下埋管换热器的优化设计提供理论依据。     

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。     

盘管式蓄冷装置蓄冰过程的模拟研究

本文对盘管式蓄冷装置的蓄冷过程建立了集总参数的数学物理模型,并进行了理论计算.分析了该系统的换热效果,讨论了某些参数的变化对蓄冷器换热特性的影响.计算结果对该类换热器的设计和性能优化有一定指导作用.     

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。     

蓄冷球内高温相变材料蓄冷特性的研究

针对一种自行开发具有较高融点的新型高温相变材料进行了蓄冷特性的理论与实验研究,得到了在不同工况下蓄冷量和球内相界面位置随时间的变化关系。结果表明实验数据与理论计算基本相符,并分析了实验数据与理论数据之间存在的误差原因。所得到的结论对蓄冷装置的节能设计和工程应用具有一定的参考价值。     

太阳能-土壤耦合热泵长年蓄热土壤热平衡分析

以严寒地区季节性蓄热太阳能-土壤耦合热泵系统为研究对象,通过数值模拟的方法,对该系统在长年蓄、取热情况下土壤的热平衡状况进行分析并对系统模型进行实验验证。研究结果表明:系统在相同控制条件下运行,蓄热量大于取热量,土壤温度得到有效提升,但由于连续多年蓄热土壤中出现热堆积现象,蓄热量逐年下降并趋于平稳;土壤温度的逐年升高使热泵COP保持在较高水平,但每年提升的幅度不大,可在土壤平均温度趋于稳定时减少蓄热量,使土壤热量达到平衡。     

土壤蓄热与土壤源热泵集成系统的数值模拟

结合土壤源热泵技术推广中存在的问题和地下蓄能技术的优点,提出了土壤蓄热与土壤源热泵集成系统及其地下管群换热器的布置方式。并在能量平衡的基础上建立了地下管群换热器蓄热、释热和停止运行的数学模型。通过数值模拟,分析了埋管间距对蓄热与释热的运行特性的影响。     

小型蓄冷空调系统的实验研究

本文描述了一套小型蓄冷调控系统,并采用有机相变材料进行了性能实验,得到了系统各参数随时间的变化规律;在此分析基础上,对小型蓄冷空调系统的设计提出了建议。     

集成管道生物质蓄热墙设计及热工性能研究

针对传统生物质墙体存在集热蓄热差的热工问题,提出一种以太阳能为热源的集成管道生物质蓄热墙体,通过建立对比实验模型,分别测试墙体系统及室内物理环境参数,研究2种模型存在的热效率差异,并对实验组墙体系统进行供热性能分析。结果表明：所提出的集成管道生物质墙体系统具有良好的集热、蓄热性能;管道流系统循环控制策略应适应当地气象条件以优化系统供热效率;集成管道生物质蓄热墙节能率可达79.3%,经济效益明显,在生物质能与太阳能富集地区具有广泛应用前景。     

跨季节蓄热地源热泵地下蓄热特性的理论研究

研究了跨季节蓄热地源热泵系统(GCHPSS)土壤蓄热体温度场的变化规律,编写VB程序对地下埋管土壤蓄热进行了模拟计算.结果表明:当单U型竖直埋管蓄热时,土壤日蓄热量、热作用半径和平均蓄热率在初始阶段急剧变化,然后缓慢减小并最后趋于稳定,蓄热量也趋于平衡.当管群蓄热时,蓄热系统运行1个循环周期(1a)后,土壤的温度场基本上可以恢复平衡,恢复后较蓄热开始时升高0.5～1.0℃.通过对不同地区3种典型土壤的蓄热进行比较,得出粘土是一种性能良好的长期储能介质.同时,地下埋管土壤蓄热特性的实验研究为GCHPSS系统的推广应用提供设计依据.     

相变储热预热式热泵热水器系统性能研究

对集储热、预热与放热于一体的相变储热预热式热泵热水器系统的工作性能进行了研究,并对储、放热过程中相变材料、制冷介质的温度变化及压缩机的功耗情况进行了分析,该储热式热泵热水器系统采用分段加热,利用储能材料对水的预热作用,减小水与系统工作介质之间的换热温差,降低压缩机的功率消耗,使系统COP提高,若储热阶段结合谷电的应用,系统节能效果将更加显著,该试验研究为此类热泵热水器的理论模拟及性能优化奠定了基础.     

土壤源热泵地埋管周围土壤温度变化规律研究

针对天津市某工程的土壤源热泵系统进行了为期一年的土壤温度变化规律测试,结果表明:土壤的热惰性有助于不同季节的热交换,本地Ⅸ埋管换热器的作用半径大于2.5m,而且会波及到5m远处,但影响较小.     

热泵热水器用相变蓄热材料的性能研究

为选择最合适的蓄热材料用于蓄热型热泵热水器,对三水醋酸钠(CH3COONa.3H2O)和石蜡的蓄热性能进行比较。研究采用添加增稠剂和成核剂,防止三水醋酸钠(CH3COONa.3H2O)的过冷与相分离;在石蜡内添加膨胀石墨,复合相变材料的储(放)热时间比石蜡的大幅度减少。在复叠式热泵热水器中,以75%石蜡+25%膨胀石墨作为蓄热材料,其储热时间为152min,放热时间为20min。     

太阳能热泵联合风电蓄热供暖系统优化研究

设计一种太阳能热泵联合风电蓄热系统,并建立系统动态模型。为获得最大太阳辐照量和最小生命周期成本,使用4种不同优化算法对集热器倾角（CTA）、集热器方位角（CAA）、集热器面积（CA）、水箱容积（TV1、TV2）、热泵功率（HP1、HP2）和电锅炉功率（BP）等关键参数进行优化。以乌鲁木齐某单位行政楼的供暖系统为对象进行算例分析。结果表明:Hooke-Jeeves方法优化效果最佳,CTA为(φ-6°)（φ为当地纬度）、CAA为(α-2.5°)（α=0°为正南朝向）时,可使系统获得最大采暖季辐照量;TV2/BP为69.8 L/kW,TV1/CA为86.4 L/m²,（HP1+HP2）/CA为125.6 W/m²,系统生命周期成本最低,相比优化前,参数优化后的系统生命周期成本节省11.8%。     

土壤源热泵夏季运行特性的实验研究

根据对土壤源热泵夏季运行性能的实测,对夏季制冷工况的启动运行特性与间断运行特性进行了实验研究。实测结果表明,南京地区土壤源热泵夏季运行的启动时间为8～9h,其单位埋管放热量为44～49 W/m,平均传热系数为3.4W/(m·℃)。同时,采用可控间断运行方式可以在有效降低地下土壤温升率及机组进口温度以改善机组运行性能的同时,提高单位埋管的换热能力,从而更有利于提高浅层地热能的利用效率。     

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.     

严寒地区太阳能—土壤源热泵相变蓄热供暖系统

介绍了一种节能环保的供暖方式—太阳能-土壤源热泵相变蓄热供暖实验系统。详细阐述了系统的主要运行模式,并应用该系统在严寒地区进行实验研究。通过分析系统在不同的供暖时期的运行特性可知,在供暖过渡季的系统平均供热系数达到6.13,在供暖中期系统平均供热系数为2.94。同时预测该系统应用在其它供暖地区,节能效果更加显著。