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。     

太阳能相变蓄热复合土壤源热泵系统的研究

叙述了以太阳能相变蓄热装置蓄热,且与蒸发器进口处换热的辅助热泵系统,用20号蓄热专用石蜡,通过板式换热器与蒸发器进水管进行热量传递的实验。指出,利用太阳能集热器在白天升高蒸发器侧的温度提高热泵效率,利用储存在蓄热装置中的热量夜晚可对蒸发器的进水增温,以此实现太阳能相变蓄热装置与复合土壤源热泵系统的良好结合,提高整个系统的供热效率。     

太阳能—土壤源热泵联合供暖系统的运行模式研究

建立太阳能—土壤源热泵联合供暖系统的一体化模型,通过与实验数据对比,所建模型与实验数据吻合较好。以大连地区的气候条件为基础,分别对联合供暖系统在不同的串联运行模式和同一并联运行模式下不同分流比例的运行工况进行模拟。结果表明,并联运行模式下分流比例为0.8时,太阳能—土壤源热泵联合供暖系统的地温恢复和系统节能效果较好。     

相变材料在太阳能-地源热泵系统中的应用

针对太阳能-地源热泵的供热量波动性问题,在系统中设置蓄热装置,利用相变蓄热材料具有蓄、放热的特性,达到调节系统供热量和稳定性的目的。通过对带有蓄热装置的太阳能-地源热泵系统的运行模式及其转换条件的研究,使系统运行处于最佳运行工况,提高了系统的总平均供热COP值,并使之达到6.5。     

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。     

太阳能相变蓄热系统浅析

简要介绍了太阳能蓄热技术的发展背景,阐述了太阳能与相变蓄能的特点,说明了太阳能相变蓄热系统的工作原理,并对系统的特点进行了分析,归纳了系统在应用中面临的问题以及进一步的发展方向。     

寒冷地区太阳能-土壤源热泵系统运行方式的探讨

在太阳能—土壤源热泵系统中，合理确定其运行工况，对系统运行的经济性、可靠性具有重要意义。该文对寒冷地区太阳能热泵系统在各种运行工况的运行特性及太阳能—土壤源热泵系统在各种运行方式下的运行时间分配比例进行理论研究，为太阳能—土壤源热泵系统的设计、运行管理提供参考。     

太阳能-相变蓄热蒸发型空气源热泵复合供热系统的设计

文章以山西省原平市某办公楼为研究对象,利用相变蓄热蒸发型空气源热泵技术,设计了一套具有双水箱的太阳能-相变蓄热蒸发型空气源热泵复合供热系统,并开发出一套与之相匹配的集散控制系统。该控制系统采用"一主四从"架构,以STM32F103微处理器为核心,实现对供热系统各个部件的监控。试验结果表明,在保证供热系统安全、稳定运行的前提下,控制系统提高了供热系统的能效比,实现了供热系统对用户端的全天候恒温供暖。     

蓄热型太阳能-地源热泵耦合系统设计

以所设计的新型蓄热太阳能-地源热泵耦合系统为研究对象进行了现场模拟实验,太阳能集热器具有季节性蓄热功能,蓄热水箱可在冬季高品质供暖,夏季实现高效制冷。通过实验研究和经济分析结果显示,系统中地埋管换热器和蓄热水箱间歇运行,有利于地下温度场的恢复,延长地埋管的使用寿命,提高地源热泵工作效率及使用年限,具有明显的经济效益。     

太阳能-土壤源热泵系统(SESHPS)交替运行性能的数值模拟

针对青岛地区的气象与地质条件,以土壤温度恢复率为指标,对太阳能-土壤源热泵系统（SESHPS）的交替运行性能进行了数值模拟。结果表明：SESHPS以24h为周期交替运行时,近盘管处土壤温度恢复率取30％～60％为宜,太阳能热泵投入运行的时间比例应控制在42％～58％,以此可确定出太阳能集热器的面积,为SESHPS的实际工程设计与运行提供了理论参考。     

A numerical study on heat storage water tank containing phase change materials for air source heat pump systems

构建空气源热泵-相变蓄热水箱供暖系统,通过相变储能技术的合理应用,优化了太阳能、空气热能等非连续能源的供能方式,有效提高了建筑中可再生能源的利用率。相变蓄热系统采用了6 m³的保温水箱作为蓄热容器,选取46#石蜡为主要相变材料,304#不锈钢管为封装材料。建立蓄热系统的三维数学模型,采用有效热熔法对相变材料的焓值进行处理,运用Fluent数值模拟软件,研究相变蓄热系统的蓄放热性能。模拟结果显示,系统的蓄热时间为9.2 h,理想蓄热量为102.4 kW·h,能够单独提供低能耗建筑连续采暖11.1 h。空气源热泵-相变蓄热水箱供暖系统能实现大跨度的间歇供暖,在利用非连续能源供暖领域具有良好的前景。     

带相变蓄热小型热泵冷凝热回收性能实验研究

通过实验初步研究了采用光管螺旋相变蓄热器替代传统水蓄热器的小型家用热泵冷凝热回收系统的性能,对相变蓄热和水蓄热的冷凝热回收过程进行了对比实验,分析并得到了两类冷凝热回收系统的性能参数及综合能效系数。实验数据表明:与水蓄热系统相比,光管螺旋相变蓄热器体积减小,并且系统运行较传统水蓄热工况下更加平稳,但存在传热效果较差、热回收率低的缺点,回收率仅为15%,系统综合能效系数2.9。可知,相变蓄热器的内部结构对系统综合能效系数影响很大。     

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。     

Application of a ground source heat pump system with PCM‐embedded radiant wall heating for buildings

This paper deals with the utilization of a renewable energy‐based integrated system with the latent heat storage option for building thermal management systems. Both energy and exergy‐based assessments of the current combined system are conducted. For this purpose, phase change material (PCM)‐embedded radiant wall heating system using solar heating and ground source heat pump (GSHP) is studied thermodynamically. Heat is essentially stored within the PCMs as used in the panels to increase the effectiveness. The stored heat is released when the solar energy is not available. In the thermal energy storage analyses, four different PCMs are considered. The present results show that the overall first ‐ law (energy) and second ‐ law (exergy) efficiencies of the PCM‐free radiant heating system are much lower than the case with the PCM‐embedded radiant heating system. Therefore, it is confirmed that the energy efficiency increases from 62% to 87% while the exergy efficiency rises from 14% to 56% with the option where SP26E PCM is employed accordingly.     

相变蓄冷装置内传热及相变特性研究

建立了三种不同蓄冷球球径堆叠方式的相变蓄冷装置模型,对其进行了数值模拟以研究其内部传热及相变特性。结果表明：随着流速的提高、蓄冷球直径的减小,蓄冷结束后三种方案中装置内蓄冷球的凝固率提升显著;双球径方案与单球径方案装置内蓄冷球凝固率随时间变化的规律在蓄冷过程初段相类似,但两方案中相同球径部分蓄冷球相变结束,双球径方案中发生相变的蓄冷球由大直径转变为小直径时,其凝固率随时间变化的速度逐渐超过单球径方案。该研究可为相变蓄冷装置的实际设计及性能优化提供参考     

Numerical simulation of high‐temperature phase change heat storage system

In this paper, numerical results pertaining to cyclic melting and freezing of an encapsulated phase‐change material (PCM) have been reported. The cyclic nature of the present problem is relevant to latent heat thermal energy storage system used to power solar Brayton engines in space. In particular, a physical and numerical model of the single‐tube phase change heat storage system was developed. A high‐temperature eutectic mixture of LiF‐CaF₂ was used as the PCM and dry air was used as the working fluid. Numerical results were compared with available experimental data. The trends were in close agreement. © 2003 Wiley Periodicals, Inc. Heat Trans Asian Res, 33(1): 32–41, 2004; Published online in Wiley InterScience ( www.interscience.wiley.com ). DOI 10.1002/htj.10132     

Optimization simulation of tube-type phase change heat storage unit

列管式换热器具有结构牢固、传热面积大、材料使用适应性强等优点,是相变储热领域应用较为广泛的一种换热器。但由于大部分相变材料热导率偏低,导致换热器的换热性能较差,因此提高相变储热器的储热效率,是目前国内外研究的热点。本工作对列管式相变储热单元进行了二维非稳态模拟优化,研究了换热器结构、翅片数目及中心距3种参数对储热性能的影响,并探讨了熔化过程中相变材料的温度和液相率变化趋势。研究结果表明,与圆形换热器结构相比,正方形换热器储热性能更优;相比于无翅片的储热换热器,添加翅片后储热性能得到显著提升,相变材料熔化时间缩短66%;对中心距而言,在一定范围内,随中心距减小进出口降压增大,但储热性能相应提高。     

Heat pump house heating system with phase change heat storage in the place of auxiliary heating

A house heating system consisting of an “energy roof” (unglazed collector), a heat pump, and medium-term phase change heat storage in the place of auxiliary heating was studied using a simple computer model. The least required storage volume is calculated and discussed as a function of the significant parameters. The choice of water for the storage medium is justified by showing the closeness of its phase change temperature to the economic optimum. The system appears technically feasible and permits minimum fossil fuel consumption together with the associated environmental benefits. Its economic position will depend on future price developments.     

Optimization study on a solar-assisted air source heat pump system with energy storage based on the economics method

Currently, hybrid renewable energy systems with thermal energy storage have various advantages and are widely used. This paper investigated the performance of a solar-assisted air source heat pump system with energy storage (SASHPS-ES) in Beijing, China, and proposed an optimal operation mode based on economic evaluation. The results indicate that with the optimal heat storage ratio of 50%, the rated capacity of the air source heat pump (ASHP) of the SASHPS-ES system can be reduced by 16.7%, decreasing its annual total cost by 26.5% under a peak-valley electricity price policy. The price of 620¥/m² is critical for the solar collectors. The economics of SASHPS-ES is better than that of an air source heat pump system with energy storage (ASHPS-ES) when the price of the selected solar collector units is less than this critical price (without subsidies from the government). In the current local market, the promotion of SASHPS-ES systems and other solar energy applications requires government subsidies for a period of time. The results can guide the utilization and popularity of SASHPS-ES in China.