土壤-空气换热器新风系统在严寒地区全年运行性能评价

为解决严寒地区建筑冬季室内新风不足且传统通风方式能耗过大的问题,提出了一种基于土壤-空气换热器的新风系统,对其全年运行性能进行了实验与分析。实验台搭建于哈尔滨松北区一办公建筑中,通过对空气温湿度,土壤温度,系统耗电量等参数的监测验证了系统可行性。结果表明,土壤-空气换热器新风系统可有效在严寒地区全年运行,独立为室内提供处理好的新鲜空气。供暖季运行期间,无辅助加热措施的情况下,系统最低送风温度为13. 1℃,制热工况下土壤-空气换热器平均升温达12. 4℃,最大升温幅度为21. 9℃,最大换热量达8 271 W,且室外温度越低,土壤-空气换热器制热性能越好,以最大风量连续运行一周时换热器仍可保证平均换热效率在67. 7%;过渡季及夏季运行期间土壤-空气换热器起到降温效果,在保证新风供给的同时为室内提供了免费冷量。同时,通过对本系统与传统空气源新风处理机组经济分析对比,得到动态回收期仅为2. 38 a,说明系统具有良好的经济型,适合工程应用推广。     

新型全新风空气处理机组冬季工况的实验研究

设计了一种新型转轮全热回收型直接蒸发式全新风空气处理机组,利用焓差实验室,改变新风参数,测试了冬季工况下该机组的运行性能。测试结果表明:通过改善实验机组热泵系统的运行环境,提高了热泵系统的性能系数,在室外新风温度为0℃时,热泵系统性能系数仍能达到3.3;机组综合能效比随新风温度的降低而有所升高,机组综合能效比最高达5.6,节能效果明显。     

单级跨临界CO2地源热泵性能研究

针对运行能耗高的恒温恒湿空气处理机组,本文提出了一种驱动其运行的二氧化碳跨临界地源热泵系统,并通过建立系统热力学计算模型,研究了室外新风温度、新风比、地埋管进口水温、压缩机排气压力四个因素对系统冬季运行性能的影响。计算结果表明,新风比是影响系统性能的主要因素,压缩机排气压力次之,地埋管进口水温的影响最小,系统性能随着室外新风温度的升高呈下降的趋势,随着新风比的升高呈近似直线的上升趋势,而且室外新风温度越低,对系统性能的影响越大。     

严寒地区某办公建筑空气源热泵系统供暖季运行性能分析

空气源热泵作为清洁能源应用的重要组成部分,在我国北方地区大范围推广使用,由于严寒和寒冷地区室外温度过低,低温空气源热泵在实际运行中出现性能系数过低、机组和水泵耗电量偏大等问题。本文针对严寒地区某办公建筑空气源热泵供暖季进行长期监测,分析热泵实际运行特性和系统性能,探究空气源热泵实际运行效果偏低的原因,实测分析表明,热泵供回水平均温度为32.98℃和30.26℃,室温保证率为84%,经贡献率修正指数heat修正后为75%,热泵机组COP为1.55;机组启停频繁、热泵输配系统能耗过高以及机组制热量和建筑瞬时负荷不匹配均为性能系数偏低的关键因素。     

严寒地区新型空气源热泵新风机组性能研究

为保障建筑室内空气品质,解决严寒地区新风加热问题,提出将室内回风与新风混合,提高新风温度,再利用空气源热泵室内侧换热器加热混合空气的新型空气源热泵新风机组。针对哈尔滨冬季气象参数,采用理论与实验相结合的方法,对新风机组的系统形式、运行效果及节能性进行了分析。结果表明,新风机组能够在保证新风量和送风温度的条件下稳定运行,测试期间COP能够维持在3.0左右,最高达到4.3,具有良好的节能性和环保性。     

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。     

严寒地区被动房辐射楼板换热性能实验研究

对哈尔滨地区某被动房样板间楼板的换热性能进行实验研究。该被动房为顶棚辐射供暖,测试了供回水温度、围护结构内表面温度及空气温度,计算得到了顶棚和地面的辐射换热系数和表面传热系数、辐射热流密度和对流热流密度以及总热流密度。实验样板间位于第3层,仅南墙为外墙,室外空气温度在-8. 9～-2. 1℃范围,供水温度在30. 0～31. 6℃范围。实验结果表明,当室外温度为-2. 1℃,邻户正常供暖,但该样板间未供暖时,其室内空气温度也能达到21℃左右。供暖开启后,供水温度在30. 0～31. 6℃范围内每上升1℃,室内空气温度上升1. 3℃。辐射换热占比约为91. 5%。在顶棚辐射换热量计算中,可以根据辐射热流密度估计总热流密度。辐射换热系数和表面传热系数随供水温度的升高而升高,且辐射换热系数比表面传热系数高一个数量级。顶棚辐射供暖中,总热流密度随顶棚表面温度(或供水温度)的升高而升高。总热流密度和顶棚表面温度之间存在很强的线性关系。文末附有严寒地区被动房的应用实例视频,可扫二维码观看。     

新风对采用被动房技术的居住建筑能耗的影响

被动房技术对建筑围护结构的高要求提升了建筑的保温隔热性能和整体气密性,有效减少了围护结构的热传导和室内外空气渗透引起的冷热量损失,但为了满足室内卫生和舒适要求,需要有组织的通风空调方式,新风的处理和输配能耗突出。根据被动房技术参数要求及国内相关标准建立了对比模型,对北京地区某居住建筑不同新风量时的冷热负荷及通风空调系统能耗进行了模拟计算。结果表明,采取30m3/(人·h)的最小新风量时,被动房冬季最大负荷为22W/m2,夏季最大负荷为55W/m2左右,其中新风负荷分别占63.8%和34.2%;采用排风全热回收装置存在一定的能源效益,使得被动房全年供暖空调能耗为22.66kW·h/(m2·a),比按照现行北京节能标准设计的居住建筑节能7%左右。     

严寒地区屏蔽门地铁站冬季热环境改善方法及效果分析

基于严寒地区冬季屏蔽门地铁站热环境优于安全门地铁站的模拟结果,对屏蔽门地铁站热环境改善措施进行了分析研究。结果表明,出入口通道安装门帘、门帘+热风幕2种方法均可提升车站内温度,但是也存在车站内空气品质较差且热风幕耗能较大等问题。提出了一种基于隧道废热利用的站台新风系统,结合门帘的使用,该系统可以显著改善车站的热环境和空气品质。相比于热风幕,基于隧道废热利用的站台新风系统可降低能耗约16.5%,为严寒地区屏蔽门地铁站冬季环控系统的设计运行提供了参考。     

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。     

草砖住宅的建筑节能性分析

根据所建立的草砖房建筑能耗分析模型，利用能耗分析软件对中国辽宁省本溪市草砖房的全年采暖能耗进行了模拟计算．结果表明：该草砖房比普通砖房耗能低、保温效果好，冬季可节省采暖能耗60％以上．对不同室内设计工况、不同地区的草砖房与传统砖房的全年采暖能耗进行分析比较后发现，当室内计算温度越低、室外计算温度越高时，草砖房的节能率越高．     

蒸发冷却空调新风系统的全年应用研究

结合干热、严寒或寒冷地区全年气候特点及冬夏季建筑能耗特性,通过逐时新风能耗模拟计算,得到设置热回收装置的全年用蒸发冷却空调系统冬季新风节能量远大于夏季节能量,选用热回收装置时应重点关注冬季热回收效率,各类热回收装置中转轮热回收装置全年节能量最大,节能效果最好。基于此,深入分析了蒸发冷却空调系统冬夏季新风加湿需求、新风量变化范围和水系统管径选择,给出了全年用蒸发冷却空调机组冬季运行的防冻措施。     

蓄热蒸发型空气源热泵实验研究

设计了一种带相变蓄热器的空气源热泵机组样机,并进行了实验研究和性能分析。该机组有3种运行模式:蓄热模式、放热模式、除霜模式。测试结果显示,在室外环境温度低至-30℃时,系统COP可达1.94,制冷量能够满足寒冷地区热用户的热量需求,压缩机排气温度为105℃。     

严寒地区被动房室内环境与供暖能耗后评估

对严寒地区某被动房示范项目的室内环境和供暖能耗进行了后评估,并与位于同一小区的普通住宅进行了对比分析。结果表明：被动房高性能的围护结构可有效提高室内操作温度,且由于设置了机械通风系统,可有效稀释室内CO₂浓度;被动房供暖季室内PM2.5浓度超标,新风系统对细颗粒物的过滤效率不满足要求;被动房供暖实际运行能耗高于超低能耗建筑年供暖耗热量指标,偏差达到33.6%。     

地道风系统与换热新风装置的耦合应用研究

提出了一种由地道风系统与换热新风装置组成的复合新风系统,通过数值模拟研究了风管直径、风管埋深、送风速度和土壤类型对系统热性能的影响。结果表明：冬季工况下复合新风系统作为独立热源时,对室外低温空气具有足够的加热能力,最大温升约30℃;该系统对室外空气温度波动具有平抑作用,随时间的延长更为明显,提高了室内热适应性。建议在北京市应用该复合新风系统时风管直径取150～250 mm,风管埋深取20 m,送风速度取3～5 m/s。     

通道轮式换热器室外排风侧的结霜规律

通道轮式新风换气机在严寒地区冬季运行时,其室外排风侧结霜是影响其应用和发展的主要问题。文中通过对霜形成机理的分析,建立了通道轮式新风换气机的核心部件通道轮式换热器的结霜模型。分析了不同工况下室内排风的温度、相对湿度以及室外新风温度对结霜的影响,得到了结霜量的变化规律。     

一种复合型无霜空气源热泵系统性能分析

从抑制结霜的角度出发,提出了该系统。分析了室外空气温度、相对湿度对系统性能的影响,并与采用电加湿的传统空气源热泵系统进行了对比。结果表明:室外空气相对湿度为79%时,随着室外空气温度从-4℃升高到5℃,系统性能系数COP_S从2.2升高到4.1,与采用电加湿的传统空气源热泵相比,COP_S可提高24%~41%;相对湿度对COP_S的影响不大,相对湿度在一定范围内增大时,COP_S会略有增加;与传统空气源热泵相比,该系统在冬季湿冷地区应用具有较大的节能潜力。     

溶液除湿空调新风机组冬季工况性能研究

提出了一种由溶液除湿新风机组和空气源热泵装置组合的新系统,利用MATLAB语言对该系统进行数值模拟计算和分析,结果表明:在西安地区冬季空调室外计算参数下,新风机组性能系数COP,TCOP和COPh分别为0.5,0.65和5.1。     

严寒地区PV/T-空气源热泵集成供热系统研究

严寒地区太阳能光伏光热(PV/T)技术应用于空气源热泵供暖系统,能实现低温环境下空气源热泵高效制热,最大限度提高可再生能源利用率。研究分析了空气源热泵供暖系统在严寒地区使用的局限性和普遍存在的问题;根据太阳辐射传热机理和空气传热介质的特点,研制出PV/T-空气源热泵集成供热系统,空气源热泵机组即使在室外空气温度-20℃时,其理论COP值也能达到5.37,提高了严寒地区空气源热泵的制热效率,为今后严寒地区供暖模式提供了一种新的思路。     

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。