复合地源热泵系统土壤换热器预测模型研究

在复合式地源热泵系统中控制策略存在着极大的优化空间,本文提出以土壤换热器与冷却塔两者出口水温作为控制依据的运行策略,为实现此控制方法,需要建立准确的预测模型.本文运用人工神经网络(ANN)实现土壤换热器侧出口水温的预测,研究复合式地源热泵系统不同运行模式下预测的可行性与准确性,并与动态数值模拟结果比较.结果表明利用人工神经网络可以准确预测土壤换热器的出口水温,且模型具有较好的泛华能力,最大误差不超过0.25℃.     

土壤换热器预测模型的研究与优化

在复合式地源热泵系统中,控制策略存在着极大的优化空间。本文提出了直接比较冷却塔和土壤换热器出口水温的方法,并建立了土壤换热器预测模型。首先,为了提高预测精度,将所建立模型分为2类,一类为利用当前时刻变量进行预测,称为静态模型;另一类为加入上一个时刻的变量进行预测,称为动态模型。而后,为了研究复合式地源热泵系统不同运行模式下神经网络预测土壤换热器出口水温的准确性与可行性,根据样本特点建立了一系列模型,并与复合式地源热泵系统的动态数值模型进行了比较。结果表明,无论处于何种运行模式下,神经网络都能够准确预测土壤换热器的出口水温,且动态模型具有较高的精度,绝对误差不超过0.2℃。     

基于预测的复合地源热泵系统控制方法实现

在冬冷夏热且夏季冷负荷远大于冬季热负荷的地区常采用带有冷却塔的复合式地源热泵系统,其控制策略存在极大的优化空间。文章提出了直接比较冷却塔和与土壤换热器相连的板式换热器的出口温度的控制方法,并通过人工神经网络预测板式换热器机组侧的出口水温来实现此控制方法。通过FLUENT软件建立复合式地源热泵系统动态数值模型,获取建立神经网络的数据,采用3层BP网络,建立了多个预测板式换热器机组侧出口温度的模型。研究结果表明,采用神经网络可以准确实现此预测,绝对误差不超过0.4℃。     

周期外扰下排风隔热墙传热特性研究

排风隔热墙是一种新型节能外墙,建立其一维非稳态传热模型。利用该模型计算出周期外扰下墙体各位置的温度波响应,经过与二维非稳态模型计算结果相比较,发现一维非稳态传热模型具有很好的准确性,适合工程计算和分析。对渗流层厚度、渗流速度、外层结构厚度对墙体内表面温度波响应的单因素分析表明:随着渗流层厚度、渗流速度的增大,内表面温度波的幅值减小,但对相角延迟的影响不明显;随着外层结构厚度的增大,内表面温度波的幅值也减小,而且相角延迟增大。     

排风隔热墙的多孔渗流层临界厚度研究

排风隔热墙是一种新型节能外墙,本文利用其一维稳态传热简化解析模型,结合达西定律,获得了室内空气与外墙内表面之间的换热热流密度与多孔渗流层厚度的关联式.通过对给定压差条件下热流密度的极值分析,论证了渗流层临界厚度的存在,导出了该厚度的一维模型准确解及其近似计算公式.经过与墙体传热过程的二维数值计算结果相比较,发现获得的临界厚度的准确解误差小于2%、近似解误差小于4%,适合工程计算和分析.对排风压差、渗流层导热系数、外层结构热阻对临界厚度的单因素分析表明:随着排风压差、多孔材料导热系数及外层结构热阻的增大,渗流层临界厚度大致呈线性增加的趋势。     

U型地埋管换热器的模拟研究

针对垂直U型地埋管换热模拟时边界条件的设置问题,建立地埋管换热器二维模型,在二维模型的平台上,分别对当量模型土壤导热系数λ值为0.0108、0.022、0.0287等三种情况进行了模拟,达到验证当量模型能够有效代替实际传热模型这一目的。另外还建立了地埋管换热器三维模型并进行模拟验证。结果表明本文建立的地埋管换热器当量模型非常适合应用于长期连续运行系统的模拟计算。     

建筑外墙排风隔热机制的动态传热模型及实验研究

排风隔热墙是一种以多孔材料内气流外渗为核心,将围护结构保温隔热与空调排风热回收相结合的新型外墙结构。多孔材料内的外渗排风气流可以将以导热形式通过外墙传入室内的热量反向带走。本文建立了排风隔热墙的二维非稳态传热模型,利用有限差分法将该传热模型离散化,用于分析排风隔热墙在外扰作用下的动态传热特性。建立排风隔热墙的热特性实验平台,通过实验对其热特性理论分析方法及模型进行验证。结果表明:该模型可以准确地模拟出排风隔热墙的温度分布情况,多孔材料室内侧表面温度的平均计算误差仅为0.1℃。     

排风隔热墙的二维频域模型研究

利用傅里叶变换,本研究建立了排风隔热墙的新模型——二维频域有限差分模型(FDFD)。并从模型精度及计算效率上,将二维FDFD模型与已被实验验证的数值模型进行全面对比,以探究FDFD模型的可靠性以及高效性。最后分析了该模型的离散特性。结果显示,二维FDFD模型和已被验证的数值模型结果差异很小,并且计算速度大幅度提升。另外,二维FDFD模型的离散特性分析表明,该模型计算结果受多孔层的离散节点数目影响较大,而受到外结构层和空腔内的离散节点数目影响较小。     

排风隔热墙动态传热特性的研究

在原有工作的基础上建立排风隔热墙动态数值模型,并用该模型对墙体的动态传热特性进行模拟研究。通过计算其在真实室外温度扰动下的衰减系数与延迟时间,来评价该墙体维持内表面温度稳定的能力。对比常规墙体的房间负荷,探讨排风隔热墙的节能优势。结果表明排风热回收墙能获得更稳定内表面温度,在实际运行中该温度也比常规墙体更低。另外也对带内衬结构的墙体进行了模拟与对比,发现内衬结构可以优化传热获得更低的衰减系数,同时,也降低了房间负荷。     

变工况条件下热力膨胀阀节流特性分析

利用稳态分布参数法建立了小型空气源热泵热水器模型,并用MATLAB语言编制仿真程序,从膨胀阀节流特性出发,在热源侧温度不断升高的过程中,对配用不同孔径膨胀阀的热水器进行模拟研究。通过对比分析,指出热泵系统的工作性能受膨胀阀自身的节流特性所制约,当蒸发器负荷过大时,系统制热效率并不理想,同时提出了解决该问题的一些建议。