光伏光热联合双源热泵系统运行模式研究(1):最佳切换模式验证

讨论了光伏光热联合双源热泵系统制热运行的最佳切换模式。利用TRNSYS软件建立了仿真模型,对双源(水源、空气源)热泵系统性能系数(COP_(s))进行了计算,提出以某时刻空气源热泵模式或水源热泵模式运行COP_(s)较大者优先运行作为COP_(s)切换模式。通过前期实验结果验证了模拟结果的正确性,并与常规的集热水箱温度切换模式进行了对比实验,验证了COP_(s)切换模式的有效性。结果表明,该实验系统以COP_(s)最佳切换模式运行时发电量和发电效率较集热水箱温度切换模式分别提高了5.35%和1.73%,耗电量降低了17.03%,COP_(s)提高了4.91%。

光伏光热联合双源热泵系统运行模式研究(2):供暖季系统仿真研究

使用TRNSYS软件建立了光伏光热-双源热泵(PV/T-DSHP)系统的仿真模型。选取夏热冬冷地区某一近零能耗居住建筑作为研究对象,模拟研究了供暖季PV/T-DSHP系统在COP_(s)切换模式下的运行特性和能耗。结果表明:平均光电效率为15.08%,平均光热效率为33.05%;水源热泵运行模式下供暖季平均COP为4.55,空气源热泵运行模式下供暖季平均COP为3.19,PV/T-DSHP系统的平均COP_(s)为2.98;供暖季系统自满足率为61%。

光伏光热-双源热泵系统地区适用性研究

利用TRNSYS软件建立了光伏光热-双源热泵(PV/T-DSHP)系统仿真模型,选取拉萨和上海对PV/T-DSHP系统的运行特性进行了模拟分析,对不同室外气象条件(环境温度、太阳辐照度)下单一光伏-空气源热泵(PV-ASHP)系统和光伏光热-水源热泵(PV/T-WSHP)系统的性能系数进行了对比分析。结果表明:PV/T-DSHP系统在拉萨和上海的供暖季平均系统性能系数(COP s)分别为4.23和3.34;在太阳能资源一般区和丰富区,PV/T-WSHP系统较PV-ASHP系统在根据环境温度和太阳辐照度划定的最佳COP*s运行区域内运行更具性能优势。

钙镁二元盐复合材料的储热性能

水合盐热化学储热利用可逆的化学反应,能够在吸附与脱附过程中实现热量的释放与储存,其具有储热密度高、适合长期跨季节储热等优点,与太阳能相结合可以减少对化石能源的依赖。为探究两种不同多孔基底对钙镁二元盐复合热化学储热材料储热性能的影响,基于摩尔比为1∶2的MgCl_(2)与CaCl_(2)两种水合盐,本文对以微孔分子筛(13X)为多孔基底的MgCl_(2)/2CaCl_(2)复合材料和以介孔硅藻土(WSS)为多孔基底的MgCl_(2)/2CaCl_(2)复合材料的孔结构、平衡吸附量和循环稳定性等进行实验对比分析。采用蜂窝状储热单元的二维模型,对两种MgCl_(2)/2CaCl_(2)复合热化学储热单元的储/放热过程进行模拟对比分析。结果表明,与WSS相比,13X的孔隙更小、比表面积更大、平衡吸附量更高。由于MgCl_(2)/2CaCl_(2)的填充,两种复合材料的孔体积、比表面积、孔隙率较多孔基底均有所下降。受MgCl_(2)/2CaCl_(2)与多孔基底协同作用的影响,MgCl_(2)/2CaCl_(2)复合材料的平衡吸附量在整个相对湿度区间均有明显提升,Polanyi吸附势理论可以很好地描述MgCl_(2)/2CaCl_(2)复合材料的等温吸附线。WSS20储热单元的储热密度为371.94MJ/m^(3),可以持续输出20℃温升以上的空气198min,其放热功率和热回收效率均高于13X17储热单元。WSS20在循环47次后仍然保持完整的结构和良好的吸附量,而13X17在循环10次后发生破裂。综合储热密度和循环稳定性,WSS20更适合作为储热材料使用。

基于遗传算法的建筑热阻容模型辨识及室内温度预测

为了准确预测建筑物室内温度,采用集总参数法构建了建筑热阻容(RC)模型,并推导出了相应的微分方程组,使用遗传算法对模型进行了辨识。RC模型测试集温度平均绝对误差为0.14℃,R^(2)为0.99。比较了RC模型与2种黑箱模型对室内温度的预测结果,RC模型预测结果更准确。讨论了灰箱模型和黑箱模型的适用条件,建议根据需求和数据情况并考虑模型的复杂度、预测精度、解释性等因素,选择合适的建模方法。

基于本研一体化培养体系的《空调用热泵技术及应用》教学模式研究

为推动我国“双碳”目标,热泵技术和暖通专业人才在建筑节能领域的影响力显得尤为重要。文章以本科生课程《空调用制冷技术》和研究生课程《空调用热泵技术及应用》两门课程为例,将本科专业基础课程与研究生专业课程进行结合渗透,并通过扩大内容库建设内容、运用虚拟仿真实验平台、校内外实践基地等方式共同助力教学。将本科知识融入到研究生课程,形成本科生与研究生课程本研一体化培养体系,更好的开展研究生授课,为国家培养理论和实践能力兼备的新时代暖通工程师。

复叠式空气源热泵蓄能除霜与常规除霜特性实验研究

针对复叠式空气源热泵在冬季寒冷地区供热运行中遇到的结霜和除霜问题,本文提出增设蓄热器的蓄能复叠式空气源热泵除霜系统,通过实验研究了该系统间断制热蓄能除霜及不间断制热蓄能除霜两种除霜模式下的除霜特性,并与常规复叠式空气源热泵采用的低温级热气旁通除霜方式进行对比分析。结果表明:采用蓄能除霜方法的除霜时间较旁通除霜减少71.4%~77.6%,系统除霜能耗降低65.1%~85.2%,机组除霜运行更稳定、可靠。

空气源热泵蓄能换向除霜对室内热舒适的影响

采用相变材料的蓄能换向除霜方法可以解决空气源热泵换向除霜过程中因热量不足而导致的各种除霜问题。进行了空气源热泵采用正常除霜方法和蓄能除霜方法的对比实验,测量了除霜和恢复供热时的室内环境参数,计算了评价热舒适的PMV和PPD值,发现蓄能换向除霜方法由于缩短了除霜时间和提高了恢复供热时室内送风温度,使人体感到凉或冷的时间大幅缩短,有效地提高了室内热舒适性。

空气源热泵不同蓄能除霜模式对室内热舒适度的影响

研究了采用相变蓄能除霜方法的不同蓄能运行模式下空气源热泵的运行状况和室内热舒适情况,在搭建的试验台进行了对比试验,得到了供热和除霜运行参数、室内环境参数和热舒适评价的结果。从而得出蓄能除霜可以解决空气源热泵换向除霜过程中因热量不足而导致的各种除霜问题,且蓄能除霜提高了除霜过程中系统的可靠性和室内热舒适度。并且进一步得出了并联供热和蓄能换热除霜模式在提高热舒适度方面优于串联供热和蓄能换热除霜模式。并联供热可以使用在部分负荷工况下,而串联供热可以使用在全负荷工况下。

复叠式空气源热泵双螺旋盘管蓄热器蓄放热特性实验研究

本文在传统的复叠式空气源热泵中增加一个双螺旋盘管形式的蓄热器,并测量蓄热器内不同位置水温及蓄热器进出口制冷剂温度变化。研究了当室内侧模拟工况干球温度为22℃±0.1℃,相对湿度为50%±3%,室外侧模拟工况干球温度为-12℃±0.1℃时,蓄热器在蓄热模式、间断制热蓄能除霜模式、不间断制热蓄能除霜模式下的蓄放热特性。结果表明:该蓄热器有良好的蓄热能力及在不同低位热源条件下的放热能力。在间断和不间断制热蓄能除霜过程中,蓄热器的释热量分别为1 642.7 k J和1 892.4 k J,可以满足除霜的要求和部分室内供热需求。

空气源热泵除霜问题的研究现状及进展

对空气源热泵除霜相关问题的研究现状进行分析总结。主要介绍了空气源热泵逆循环除霜的除霜原理,并从实验和模型模拟两方面分析了当前空气源热泵除霜的性能研究。最后从室外环境参数、空气源热泵结构、室外换热器结构参数和表面特性3个方面介绍了空气源热泵延缓结霜的研究现状,并介绍了当前对除霜性能改进的常用方法。为空气源热泵除霜问题的进一步研究和应用提供了参考。

采用多环路室外机的空气源热泵除霜特性试验研究

为了改善空气源热泵换向除霜效果,减小除霜时间和能耗,研究了一台采用多环路换热器作为室外机的6.5k W的空气源热泵机组在换向除霜时的性能,计算了除霜效率。试验中上部环路除霜过程要比下部环路进行的快,讨论了融化水由于重力作用沿室外换热器表面自上而下的流动对除霜过程产生的影响,其一为带走了本应该用于融霜的热量,其二为延长了整个除霜过程。最后提出了改善措施。为充分认识除霜机理并减少除霜能耗提供一种有效的研究手段。

复叠式空气源热泵相变蓄热器蓄放热效率试验研究

复叠式空气源热泵蓄能除霜方法是在常规的复叠式空气源热泵系统中添加翅片管式蓄热器,将低温级的多余的热能通过相变材料储存起来,实现同时低温级除霜和高温级供热的目的,在蓄能除霜阶段,其释热过程为多温位释热过程。试验研究在不同室外干球温度-9,-12,-15℃(即不同低温级蒸发温度)下蓄热器的蓄放热特性,结果表明,室外干球温度越低,蓄热效率越高,低温级总体?效率呈现上升趋势。

融化水流动对空气源热泵换向除霜影响的模型研究

建立空气源热泵系统换向除霜的半经验模型,并考虑融化水自上而下的流动过程。经过实验验证模型后,分析融化水的流动对空气源热泵换向除霜过程的两个负面影响:带走本应用于融霜的热量和延长整个除霜过程。最后根据模型结果提出改善措施。

复叠式空气源热泵相变蓄能除霜能耗实验研究

本文研究了复叠式空气源热泵在相变蓄能除霜过程中,除霜能量的来源和能耗的分配。通过选取室外温度为-9℃,相对湿度为85%,结霜量为1.5 kg的工况进行相变蓄能除霜能耗实验研究,结果表明:除霜能量主要用于融化霜层、蒸发壁面滞留水、加热室外换热器盘管、与室外空气的热交换以及加热融化水,各部分占比分别为15.7%,15.0%,23.4%,38.0%和7.9%。除霜过程中,除霜能量主要来自蓄热器向低温级释放的热量、除霜前储存在系统中的热量以及低温级压缩机提供的热量,各部分占比分别为45.2%,30.4%,24.4%。

蓄热型太阳能光伏光热组件与热泵一体化系统模拟研究

针对蓄热水箱容积以及集热循环泵流量对蓄热型太阳能光伏光热组件与热泵一体化系统的整体能效有影响。建立了基于[火用]效率的系统整体性能指标,利用TRNSYS软件搭建了系统仿真模型,通过输入试验环境参数将模拟结果与试验结果进行了对比分析,发现试验数据和模拟数据的变化趋势基本一致。最后利用该仿真模型对系统进行了模拟研究。分别对蓄热水箱蓄水量为300,500,700 L时系统运行的整体[火用]效率进行计算,结果表明蓄热水箱容量为500 L时系统的运行效率最高。对集热循环水泵流量分别为0.9,1.1,1.3,1.5 m^3/h时系统的运行状况进了模拟研究,得出集热循环水泵最佳流量为1.1 m^3/h。

PV/T与热泵一体化系统中蓄热水箱温度分层性能研究

选取太阳能PV/T与热泵一体化系统中的蓄热水箱作为研究对象,通过试验与数值模拟的方法,分别研究不同流速工况(0.10,0.15,0.20 m/s)以及不同蓄热水箱结构对其温度分层性能的影响。结果表明,在0.10 m/s流速下,进、出水口温差约为2℃,且进水流速越大,进水口与出水口之间的温差越小;结构1水箱的取出效率为11.44%,结构2水箱的取出效率12.43%,所以进、出水口位置分布越远,水箱温度分层效果越好。

太阳能光伏光热-热泵系统能量与[火用]分析

针对太阳能光伏光热-热泵系统是否具有节能优势,利用TRNSYS软件建立了太阳能光伏光热-热泵系统仿真模型,并利用实测数据进行了验证。与单一光伏发电系统、单一空气源热泵系统进行了全年运行对比,并进行了能量分析与[火用]分析。结果表明,太阳能光伏光热-热泵系统的全年平均电效率、全年总发电量、热泵机组COP、能耗及[火用]损均优于单一光伏发电系统加单一空气源热泵系统。

不同室外温度下复叠式空气源热泵蓄能除霜运行特性实验研究(1):供热/蓄热模式

介绍了该系统的工作原理和结构。实验研究了2种室外温度工况下,该系统在开启常规制热模式和蓄热模式时的运行特性。结果表明:在开启蓄热模式时,2种工况下机组都能正常运行,高低温级吸排气压力和温度受到的影响很小;2种工况下蓄热期供热量平均值均占常规制热模式时的97%以上,开启蓄热模式基本不影响系统正常制热;该系统能在-18～-9℃的低温范围内正常运行,蓄热器最低蓄热量可达到3 413kJ,满足设计要求。

光伏光热-热泵系统供热水箱与蓄热水箱匹配研究

为了研究光伏光热-热泵系统供热水箱与蓄热水箱大小匹配的问题,利用TRNSYS软件建立了光伏光热-热泵系统的仿真模型。利用实测数据对仿真模型进行了验证,结果表明误差均在合理值范围内,认为构建的仿真模型具有准确性和可靠性。针对100,200,300 L这3种不同容量的供热水箱,分别选取了30,60,90 L/m^(2)的蓄热水箱来匹配各容量的供热水箱。对系统仿真模型进行了全年运行性能模拟,并选用全年?损作为评价指标对系统进行评价,模拟结果表明,对于3种不同容量的供热水箱,蓄热水箱容量皆为60 L/m^(2)时系统全年?损值最小,推荐匹配各容量供热水箱的蓄热水箱大小为60 L/m^(2)。