严寒地区空气-土壤双热源热泵运行性能分析

在沈阳某节能建筑中,空气–土壤源双热源热泵系统有效地利用光伏板的光热转换部分热量作为空气源,避免了空气源热泵在严寒地区应用的结霜问题,减少了土壤源热泵的布井面积。利用TRNSYS软件建立仿真模型,选取系统的主要模块,对双热源热泵运行性能进行冬夏两季模拟分析,结果证明双热源热泵比单一土壤源热泵系统运行更稳定且COP值更高,更具有可靠性。     

天津市某绿色建筑暖通设计方案分析

以天津市某绿色建筑的计算负荷为基础,通过分析不同冷热源方案全寿命周期成本,确定采用地源热泵为系统的冷热源。对地源热泵系统地源侧的年吸、释热量进行计算和分析,确保系统长期运行的稳定性。结合建筑部分负荷运行时间和地源热泵机组部分负荷性能参数,对热泵机组的选型进行分析。此外,对水系统的运行策略和室内空气品质的调控性加以分析。     

严寒地区空气——土壤双热源热泵能耗分析

本文主要以沈阳市某办公建筑的实际工程进行空气-土壤双热源热泵系统模拟研究。本系统在冬季以空气源为主要热源、土壤源为辅助热源进行供热,夏季由土壤源热泵单独制冷。本文主要应用DeST软件及TRNSYS软件对所研究工程的空气-土壤双热源热泵系统进行模拟分析,并与单一热源进行比较。在能耗方面,双热源热泵系统的全年能耗为25962.23 kWh,单一土壤源热泵系统全年能耗45573.78 kWh,双热源热泵系统相对节省了43.03%的能耗,在运行费用和节能方面,有明显的优越性及发展前景。     

空气——土壤双源热泵系统在我国北方地区的应用

土壤热不平衡是制约地埋管地源热泵在北方地区长期可靠运行的关键问题。耦合空气源补热器的复合地埋管地源热泵系统可充分利用土壤源和空气源的优势,从根本上解决该问题,满足用户供暖、供冷和供生活热水需求。空气源补热器从高温空气中取热,可运行于直接补热、结合热泵机组补热、结合热泵机组供暖和结合热泵机组供生活热水4种模式,通过增加补热和减少取热两方面维持土壤热量平衡。以TRNSYS为平台搭建系统模型,分析了该系统的长期运行特性及其在哈尔滨、长春、沈阳等不同地区的适用性。结果表明:该系统可较好地维持土壤热平衡;机组供暖COP为3.26~3.83,相对燃煤锅炉+分体空调系统节能率为24%~34%;系统初投资低,新增空气源补热器初投资仅占2%~3%,相对燃气锅炉辅助供暖和太阳能集热器辅助补热的复合系统具有较好的经济性。该系统是一种经济可靠、清洁高效的供暖空调形式,有助于地埋管地源热泵系统在北方地区的合理推广及应用。     

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。     

寒冷地区绿色建筑土壤源-空气源双源热泵运行特性分析

我国能源储量日渐紧张,提高可再生能源消费占比、推进绿色建筑发展、提高可再生能源利用率等问题被日渐重视起来。本文以探究绿色建筑土壤源-空气源双源热泵运行效果为目的,对该建筑热泵系统进行连续2 a的监测;从热泵实际运行特性和运行性能两方面对比分析了2016年土壤源-空气源双源热泵机组运行和2017年土壤源热泵机组单独运行时机组的供回水温度、供热量、COP及耗电量等信息。结果表明:经采暖度日数修正后2016年机组平均COP为2. 79,2017年机组平均COP为2. 00;土壤源-空气源双源热泵实际运行效果优于土壤源单源热泵。     

空气-水双热源复合热泵系统性能试验

利用恒温恒湿环境仓模拟室外环境条件,对空气–水双热源复合热泵系统的单水源制热、单空气源制热和空气–水双热源制热3种运行模式在不同环境温度和湿度、低温水箱水温、水流量等参数条件下的系统性能系数COP进行分析研究,试验结果表明:单水源制热模式系统随低温水箱水温的升高呈上升趋势;单空气源制热时空气温度变化对系统COP影响较大;蒸发器进风温度和进水温度的有效温差是空气–水双热源制热时影响从空气侧和水侧同时获取热量的关键因素。     

太阳能与空气源双蒸发器热泵复合供能系统性能实验研究

将基于平板微热管阵列的水冷PV/T集热器与双热源热泵相结合,提出1种太阳能与空气源双蒸发器热泵复合供能系统,该系统可实现多种运行模式的切换,以满足复合建筑的供热、供冷、热水和部分电力需求。实验主要针对于冬季制热工况和夏季供冷工况进行实验研究,分别从室外温度、太阳辐照度、热泵COP、制热量、集热效率和发电效率等方面对系统性能进行分析。实验结果表明,冬季制热实验时,空气源热泵制热、PV/T联合水源热泵制热和PV/T联合双热源热泵制热工况下COP分别为2.15、2.5和2.6,均能满足冬季室内的采暖要求。PV/T联合水源热泵制热和PV/T联合双热源热泵制热实验的平均发电效率和集热效率分别为12.1%和48.6%,11.3%和38.8%。空气源制冷实验时,热泵的EER平均为2.08;制冷兼制热水模式实验时,热水作放热源阶段的EER平均2.26,空气作放热源阶段的EER平均为1.96。     

双热源热泵制热水与供暖性能诊断

通过对3种热泵供暖性能系数(COP)比较可知,太阳能热泵供暖COP值比空气源热泵高.运用试验分析和理论计算发现压缩机电效率随压缩机压缩比的增加呈线性下降规律,并直接导致双热源热泵系统制热水性能系数(COP)偏低,当热水温度超过时,COP值甚至＜1.通过对系统供暖试验数据的拟合得到2个表征双热源热泵系统供暖性能优劣的数学模型,试验和模型都显示出当蒸发器进口水温为28℃左右时,系统供暖COP值最大,而当蒸发器进口水温偏离该值时,COP值都会下降.对双热源热泵系统制热水和供暖的不可逆程度分析发现当压缩机压缩比ε=3.4时,系统运行更接近可逆过程,即系统运行最佳,压缩比偏离该值会导致系统不可逆损失增加.     

基于补气增焓技术的复合空气源热泵系统实验性能研究

针对空气源热泵在寒冷地区制热效果不佳的现象,搭建了“太阳能-空气集热器+补气增焓空气源热泵”复合热泵系统,选取哈尔滨某地区冬季典型气象日进行实验,测试复合热泵系统的制热性能,并通过实验进一步探究复合热泵系统的运行特性。实验结果表明：复合热泵系统受太阳辐射强度影响较大,在冬季典型气象日的实验中,系统制热量与COP最大值均出现在辐射强度最大的时刻,与常规补气增焓系统相比,制热量与COP最多增加24.9%和12.53%。当室外温度为-12℃、太阳能-空气集热器出口热风温度为40℃时,复合热泵系统COP最多提升11.1%,复合热泵系统制热性能最好。该复合热泵系统在低温环境下运行效果好,在寒冷地区具有广泛的应用市场。     

大中型沼气工程余热回收系统及模拟分析

根据对大中型沼气工程中温发酵系统的研究,依照哈尔滨等地区气象条件计算总耗热量,在此基础上为减少沼气罐出料的热量损失,设计了一套污水源热泵余热回收系统。应用Dymola软件对该系统模型的余热回收效率进行模拟分析,评价了污水源热泵全年的工作状况。对哈尔滨地区,在周期为4 h的进出料循环中,污水源热泵系统的COP为2. 7～3. 0,过热度在3 K左右,热泵系统工作稳定,制热性能系数较高。对哈尔滨地区,11月至转年3月,辅助热源需一直开启; 6—8月,压缩机部分负荷运行; 4、5、9、10月,根据总耗热量与热泵制热量,确定辅助热源开启时间。在哈尔滨地区,采用压缩机功率为20 kW的热泵系统,最冷的1月能够补偿72%的总耗热量,但小时不保证率较高,需设置辅助热源;采用压缩机功率为33 kW的热泵系统,制热量与总耗热量大体持平,可基本满足中温发酵,但该热泵在6—8月提供的热量超过所需热量的两倍,且COP相比压缩机功率为20 kW时有所降低。     

空气源——水源复合热泵系统经济性分析

本文主要以实际工程为例,从经济性角度出发,提出一种空气源—水源复合热泵系统,对系统的室内外计算参数、负荷计算、运行策略进行分析,结果表明,该系统运行费用明显低于传统空气源热泵系统和水环热泵系统。     

空气源——水源复合热泵系统经济性分析

本文主要以实际工程为例,从经济性角度出发,提出一种空气源——水源复合热泵系统,对系统的室内外计算参数、负荷计算、运行策略进行分析,结果表明,该系统运行费用明显低于传统空气源热泵系统和水环热泵系统。     

北方地区热泵供暖关键技术研究与规模化应用

针对空气源热泵低温环境适应性差、地源热泵地下热量采集密度低、热泵系统与热负荷时空不匹配、热泵供暖量化评价方法缺失等问题,通过系统开展北方地区热泵供暖"关键产品-工程技术-效果监测-标准规范"全链条创新工作,国际上首次提出可降低误除霜事故发生率90％以上的空气源热泵最佳除霜点模型、可提升地源热泵地埋管换热能力30％以上的高效复合管材地埋换热器、可提高热泵设计科学性和准确性的地源热泵源荷耦合设计方法,国内首次建立热泵供暖适宜性量化评价方法和城市级热泵性能在线监测平台,主编了6部热泵供暖工程技术标准规范,最终形成了热泵供暖规模化应用技术体系,实现了热泵供暖83万平方公里,应用范围扩大,30％以上运行能效提升,效益显著.     

严寒地区太阳能-地源热泵系统运行特性实例分析

以吉林省长春市某太阳能-地源热泵系统为研究对象,监测系统的运行情况、每延米换热量、土壤温度及机组的COP,分析太阳能-地源热泵系统对土壤热失衡的缓解作用。结果显示,在冬季典型月,太阳能系统为土壤进行补热,在地源热泵系统提供所有负荷的工况下,土壤温度基本维持在6℃,每延米的平均换热量约30 W/m,系统运行良好。SGSHP系统可有效减小土壤温度降幅,在-70 m处,SGSHP系统土壤温度降幅仅为地源热泵(GSHP)系统土壤温度降幅的2%;在-100 m处,SGSHP系统土壤温度降幅为GSHP系统的3. 9%。SGSHP系统在严寒地区能够高效运行,能有效缓解土壤热失衡问题。机组的COP平均值约为4. 01。     

用于冷负荷占优型建筑的地源热泵复合系统模拟研究

近年来,地源热泵技术被广泛应用于各类建筑物的中央空调系统中。然而,当地源热泵系统在冷负荷占优型建筑中应用时,夏季向土壤中排热量与冬季从土壤中吸热量的不平衡将导致土壤中热量积累,最终使整个系统性能降低。有效解决方法之一是使用地源热泵复合系统,在常规地源热泵的基础上耦合辅助散热装置如冷却塔,以排出积聚在土壤中的不平衡热量。然而,经济高效的地源热泵复合系统的设计方法和运行控制是非常复杂的。通过建立地源热泵复合系统的逐时模拟模型,对一个冷负荷占优型建筑提出不同地源热泵复合系统设计及运行方案。通过模拟和比较不同设计方案下的复合系统的逐时运行性能,确定出复合系统的优化设计和控制参数。研究结果表明,运行于冷负荷占优型建筑中的优化地源热泵复合系统可以有效解决土壤热量积累问题,在长期运行中可大幅降低空调系统的总投入。     

土壤源热泵空调系统在贵阳某建筑的应用分析

对拟建地埋管区域进行地质勘查、测试、分析计算,测试研究原始地温、热泵系统不同工况条件下的地埋管换热性能,以及地温恢复性能,得到拟建区域土壤源热泵空调系统应用的地质条件;从而进行建筑工程冷、热负荷与全年土壤换热平衡分析匹配分析,根据负荷计算结果,确定埋管间距、布置形式、埋管深度补孔个数等参数。通过土壤源热泵空调系统实际运行效果的测试,分析地源热泵空调系统的技术指标和经济指标两个方面,给使用者和社会公众更加直观的节能效果数据,提高对低位冷热源土热泵空调系统的认可。     

新型太阳能-空气双热源直膨热泵系统运行性能研究

本文将基于微热管阵列的光伏光热组件作为蒸发器与热泵技术相结合,提出了1种新型太阳能-空气双热源直膨热泵系统,对其运行性能进行了实验研究。研究表明,随太阳辐照的增加,其电效率和COP逐渐增加,热效率和综合效率逐渐降低;随环境温度的增加,其电效率逐渐降低,热效率、综合效率和COP逐渐增加。在供热工况下,太阳能-空气双热源模式更适合在低太阳辐照、高环境温度条件下运行;而太阳能单热源模式则更适合在高太阳辐照、低环境温度条件下运行。相比于燃气热水器、电热水器和空气源热泵热水器,该系统具有较好的经济性。     

新型太阳能-空气复合热源热泵热水系统实验研究

基于新型复合热源换热器,将水冷式微热管阵列光伏光热(MHPA-PV/T)集热器与空气源热泵相结合,提出了1种新型太阳能-空气复合热源热泵热水系统,并对其进行了实验研究。研究结果表明,在环境温度10℃、太阳能热水温度15℃、循环流量250 L/h时,复合热源供热的热泵平均COP约为3.26,比相同环境温度下空气供热模式的热泵提高了9.4%,缩短了13.3%的加热时间。     

严寒地区某绿色建筑双源热泵系统运行性能分析及优化建议

绿色建筑可再生能源系统应用广泛,实际效果却存在不匹配的问题。本文针对严寒地区某绿色建筑双源(地源、空气源)热泵系统一个供冷季和两个连续供暖季的不同运行模式进行实测,重点分析了采暖季不同运行模式下热泵系统能效比,对该双源热泵系统的性能匹配度做出评价。分析结果表明,当2017年空气源热泵未启动时,系统供热量相比2016年下降了40%,机组COP降低了22%,系统COP下降了27%。并且系统运行实测值相较于设计值的匹配度,低于2016年供暖季采用双源热泵系统运行时的匹配度。