基于空气源热泵辅热的复合地源热泵系统应用研究

严寒及部分寒冷地区的地源热泵系统存在冷热失衡问题,对基于空气源热泵辅热的复合地源热泵系统进行研究。在供暖季,室外温度较高时,运行空气源热泵机组来满足建筑热负荷需求,而室外温度较低时,运行地源热泵机组,以此空气源热泵机组承担部分建筑热负荷,减少地源热泵系统取热量。在过渡季,空气源热泵机组作为辅助热源,通过对土壤进行蓄热,进一步降低地源热泵系统冷热不平衡。以北京某项目为例进行分析,其结果为:相比于单一地源热泵系统,基于空气源热泵辅热的复合地源热泵系统通过空气源热泵机组合理、优化运行,可有效减少地源热泵系统取热量,保证地源热泵系统冷热平衡。基于空气源热泵辅热的复合地源热泵系统的供暖综合能效比为2. 3,相比市政热力供暖仍具有一定节能性。     

低环境温度空气源热泵在寒冷地区的供暖效果

结合实际工程,对低环境温度空气源热泵在寒冷地区的供暖效果进行实测分析。供暖初期典型日,室外温度范围为-5～0℃,热泵机组出水温度平稳,平均出水温度为41.2℃。供暖中期典型日,室外温度比较低(变化范围为-11.4～-3.9℃),热泵机组出水温度仅随室外温度的降低出现了小幅下降,平均出水温度为37.1℃,总体保持平稳。符合GB 50736—2012《民用建筑供暖通风与空气调节设计规范》第5.4.1条的规定(热水地面辐射供暖系统供水温度宜采用35～45℃,不应大于60℃)。供暖中期的热泵机组制热性能系数低于供暖初期。在供暖初期,热泵机组平均制热性能系数超过3.0。在供暖中期,热泵机组平均制热性能系数接近3.0。室外空气温度是低环境温度空气源热泵性能的主要影响因素之一,低环境温度空气源热泵性能满足寒冷地区供暖要求。     

基于供需匹配的空气源热泵-风机盘管供暖系统变水温控制方法研究

空气源热泵作为一种建筑供暖技术在我国应用越来越广泛,然而热泵的运行效率受供水温度的影响,供水温度每降低1℃,机组COP平均提高2%～4%。因此,实现空气源热泵供暖系统的变水温控制对建筑节能至关重要。本文针对定流量空气源热泵-风机盘管供暖系统,提出了一种基于供需匹配的最佳供水温度设定点的变水温控制方法,并通过模拟预测了该方法的效果。模拟结果表明:定流量空气源热泵-风机盘管系统采用变水温控制方法时,供水温度能够随着室外工况变化实时调节,更好地保证室内温度、降低系统能耗并提高运行效率,整个供暖季系统节能13. 1%、系统COP提高9. 6%。本文研究揭示了定流量空气源热泵-风机盘管供暖系统采用变水温控制具有很大节能潜力,预测了变水温方法具有良好的可行性和应用价值。     

严寒地区空气-地源热泵耦合系统性能研究

提出一种结合相变蓄热地板的空气-地源热泵系统,为严寒地区机场辅助用房提供室内环境保障,满足供热、供冷和供生活热水的需求,采用数值模拟的方法研究其供暖期性能。相变蓄热地板能够对室内温度起到较好的调节作用,当室外温度为-25~-5℃时,有相变蓄热地板的室内温度在16.9~19.3℃范围内波动,满足人体舒适度的要求,对比无相变蓄热地板的室内温度,有相变蓄热地板的室内温差减小44%左右。室外温度对空气源热泵制热性能系数影响较大,制热性能系数随着室外温度降低而降低。在室外温度为-15℃时,空气源热泵的制热性能系数在2.3以上。随着室外温度降低,地源热泵的制热性能系数增加,室外温度低于-25℃时,地源热泵制热性能系数能够保持在4.4以上。供回水温差对地源热泵的制热性能系数影响较大,对空气源热泵的制热性能系数影响较小。当空气源热泵和地源热泵的启停切换温度为室外日平均温度-15℃时,整个供暖期热泵系统的平均制热性能系数最高达到4.2,最低为2.4,平均值为3.28。在保证土壤热平衡的前提下,通过调整空气源热泵和地源热泵的运行时间,优化了系统经济性和节能性。     

辐射供暖系统响应时间对比分析

为分析长江流域辐射供暖间歇运行的可行性,对重庆地区空气源热泵常规地板辐射供暖系统和毛细管网辐射系统进行实验,分别在三种不同供水温度、三种不同流量下,对其热响应时间进行对比。结果表明:相同条件下,从辐射表面温度的角度,毛细管网系统的响应时间为3.2 h,温度极值为27.6℃。常规地暖系统未达到设定温度,极值为21.6℃。从室内空气温度的角度,毛细管网系统的响应时间为3.2 h,温度极值为18.3℃。常规地暖系统的响应时间为5.3 h,温度极值为16.6℃,均满足规范要求。毛细管网相比常规地暖热响应时间减少40%,毛细管网系统的单位时间温升高于常规地暖系统71%。     

重庆地区地表水地源热泵系统冬季供暖工程应用

以重庆地区5个地表水地源热泵项目为例,对其冬季供暖运行工况进行了实测,并与空气源热泵和锅炉供暖进行了比较.结果表明,江水源热泵系统的机组制热性能系数COP和系统制热能效比EER分别能达到2.8～5.3和2.7～4.3,湖水源热泵系统的COP和EER分别能达到4.4和3.0,并且室内温度和相对湿度分别能保持在20℃左右和40％以上;相比于空气源热泵和锅炉供暖,地表水地源热泵系统冬季供暖的能效提高率分别达到了8.0％～72.0％和18.0％～87.9％,节能显著.     

用户侧变流量运行空气源热泵供暖技术经济性

济南市某住宅楼(供暖面积为4 650 m~2)采用空气源热泵机组作为热源进行供暖,介绍热泵供暖系统流程。采用TRNSYS模拟软件,模拟供暖期逐时热负荷。基于热泵供暖系统设备配置,对热泵机组、热泵侧水泵、用户侧水泵(变流量运行)、蓄热水箱进行选型。采用TRNSYS模拟软件建立热泵供暖系统能耗模型,模拟计算最冷日性能指标(用户逐时供水温度、热泵机组逐时制热性能系数、热泵供暖系统逐时能效比)、最冷月性能指标(用户日平均供水温度、热泵机组日平均制热性能系数、热泵供暖系统日平均能效比)、供暖期性能指标(热泵机组供暖期平均制热性能系数、热泵供暖系统供暖期平均能效比)、供暖期经济指标(耗电量、单位供暖面积电费)。最冷日、最冷月用户供水温度稳定,在40℃左右。热泵机组供暖期平均制热性能系数为3. 10,热泵供暖系统供暖期平均能效比为2. 94。热泵供暖系统供暖期耗电量为74. 09 MW·h,电价按当地第三档电价0. 847元/(kW·h)考虑,单位供暖面积电费为13. 5元/m~2。用户侧变流量运行条件下,空气源热泵供暖系统技术与经济性均比较理想。     

空气源热泵-太阳能组合系统在寒冷地区运行特性的模拟研究

对郑州某办公楼的空气源热泵供暖系统进行了供暖性能实验,分析了室外气温和供暖负荷率对机组运行效果的影响,结果表明,寒冷地区冬季采用空气源热泵进行供暖具有技术可行性但并不经济.基于实验数据,对空气源热泵-太阳能组合系统进行了模拟研究,分析了不同供暖面积下,冷凝温度、蒸发温度、集热器面积及供水温度等对热泵供暖运行性能的影响,...     

农宅屋顶太阳能蓄热温室空气源热泵供暖系统测试分析

对甘肃省寒冷地区兰州某农宅加装太阳能屋顶蓄热温室,在此温室中放置空气源热泵室外机组,尝试将太阳能蓄热与空气源热泵供暖系统结合,进行了理论计算分析,并对此系统的运行状况进行了实测.实测结果标明,太阳能屋顶蓄热温室白天室温可高达50℃以上,有着较大供暖潜力;按照当地居民用电每0.5元/(kW? h)测算,整个供暖季(150...     

严寒地区太阳能-地源热泵与热网互补供暖的部件匹配性

以沈阳某小区的一栋单体建筑为研究对象,利用TRNSYS软件建立了太阳能-地源热泵与热网互补供暖仿真模型,研究了太阳能-地源热泵与热网之间的互补性和太阳能集热器、蓄热水箱及地埋管之间的匹配性。结果表明,在供暖中期,热网投入运行后,经过热网换热后的供水温度明显提高,热泵冷凝器出水平均温度为49℃,换热后的平均温度为53℃,可以满足末端要求。在相同供热量下,太阳能集热器面积每增加1m2,地埋管长度可相应减少约5.6m;热网系统循环水量每增加1m3/h,地埋管长度可减少约50m;太阳能短期蓄热系统中,蓄热水箱容积与太阳能集热器面积的匹配关系为60~80L/m2时,水箱的蓄热效率最高。     

热管余热锅炉的应用

介绍了在玻璃瓶生产线上采用热管式余热锅炉的效益，每年可节约重油540t，并且投资少，占地少，效益可观。     

整体式热管热回收器的热经济性分析

利用换热器效能单元数法和标准气象年的气象数据,给定初投资和运行费用建立寿命周期内净收益与换热器效能的目标函数。通过计算中国典型气候城市哈尔滨、张家口、北京、上海、昆明和广州相关参数,得出不同气候地区在同一寿命周期内的最佳换热器效能和最佳净收益。结果表明:在相同寿命周期中,回收年限从小到大依次为哈尔滨、张家口、北京、上海、昆明和广州;最佳净收益和对应的最佳换热器效能由大到小依次为哈尔滨、张家口、北京、上海、昆明和广州;在全年回收中,除广州外,其余地区夏季热回收能量占总回收能量的比例均较小,说明热回收夏季节能效果不明显,冬季较为明显。     

地热换热器的传热分析

地热换热器是地源热泵系统的重要组成部分。本文综述了作者近年来在地热换热器传热模型方面的研究：提出了分析竖直埋管地热换热器钻孔内的传热过程的准三维模型，考虑流体工质在深度方向上的温度分布，给出钻孔内热阻的解析表达式；求得有限长线热源在半无限大介质中的瞬态温度响应解析解，并指出了Eckert的教科书中相关稳态解的错误；为确定地下水渗流对竖直埋管地热换热器的影响，导得了有渗流时无限大介质中线热源温度响应的解析解。以上工作改进和深化了国际上现有的地热换热器传热模型，并已应用于工程设计和模拟。     

电子式热分配表在热计量中的应用

对目前国内,外所使用的各种热计量仪表进行了分析与比较,指出在我国集中供热的现有条件下,电子式热分配表是一种比较适用的热计量仪表。     

防冻液对热泵机组换热性能的影响

介绍了热泵系统防液所应具备的基本属性，讨论了在不同换热器类型、防冻液种类、浓度和温度条件下循环液工质对换热的影响。通过传热衰减系数DU这一概念的提出，讨论了添加防冻剂对热泵机组换热器换热效果的影响，并分别在制冷工况和制热工况下给出了不同种类和浓度的防冻液所对应的换热面积修正系数和循环水泵功率的变化。     

冷凝热回收与热泵对建筑冷热源的影响

探讨了冷凝热回收技术用于制备卫生热水的可行性及其研究现状,提出将冷凝热回收技术与热泵技术相结合用于制备卫生热水的方法,指出有待解决的问题。结合工程实例,分析了冷凝热回收技术及热泵技术用于制备卫生热水的经济效益,提出了未来建筑冷热源的模式。     

热回收降低地源热泵冷热不平衡的研究

土层全年冷热量调节是地源热泵系统在实际使用过程中的关键问题,其中地源热泵冷凝器侧是否进行热回收则直接影响土层的全年冷热平衡。本文基于所提出的一种热回收系统,结合工程实例数学计算,说明进行热回收可明显减小系统向地下排热(排冷)的不平衡量;利用CFD工具模拟地源热泵系统长期运行时全年冷热不平衡量对地温的影响,拟合出了冷热不平衡量与土壤平均温度之间的分段函数关系,进一步说明冷热不平衡对土层温度的影响以及采用热回收系统对冷热不平衡量控制的重要性。     

长江水源热泵换热器传热流动特性研究

通过实验方法测试了以原生长江水为冷却水的换热器污垢热阻和摩阻系数的变化.换热器的污垢热阻随时间呈渐进性增长,污垢热阻形成过程不存在诱导期.冷却水流速的提高可减缓污垢的形成.长江水引起的污垢主要为颗粒污垢,其形成主要受江水中泥沙含量的影响.换热器的摩阻系数与污垢热阻的变化趋势类似,二者均随冷却水流速的提高而下降.     

浅层地埋管热交换器换热能力分析

采用自主研发的浅层地下岩土热物性测试平台,通过模拟冬夏季取放热实际运行工况,对不同工况下地源热泵地埋管热交换器的换热能力进行了实际测试,分析了地埋管换热器与周围地下岩土之间的换热状况,确定了该地区地源热泵系统地埋管换热器冬夏季工况下的实际单位延米换热量。同时,根据测试数据推算出了该地区地下岩土的综合导热系数,体积热容等热物性参数,为该地区地源热泵系统的模拟分析以及设计施工提供了依据。     

添加隔热板对竖直U型地埋管换热器换热能力的影响

本文就如何减轻竖直U型地埋管换热器2个支管间的热短路损失、提高地源热泵系统的单位井深换热量进行了研究。在对竖直U型地埋管钻孔内准三维传热模型进行研究的基础上,运用数值模拟的方法对竖直U型地埋管换热器有、无隔热板2种情况下的换热能力进行了分析。