基于高效目标的多能互补能源站运行策略研究

以北京市海淀区某大型会议中心为例,采用DeST建立建筑能耗模型,进行了全年逐时负荷计算,依据项目所在地政策要求、资源禀赋及场地条件,确定采用地源热泵+空气源热泵的复合式系统,地源热泵制冷装机占比30.11%,制热装机占比32.21%,可再生能源制冷制热装机占比均为100%。通过对多能互补能源站中地源热泵机组、空气源热泵机组及循环水泵等设备的运行特性分析,提出了基于高效目标的机组最优能效加载+水泵变压差变流量控制策略,并与常规控制系统设定的机组顺次加载+水泵定压差变流量控制策略进行了全年运行能耗比较。结果显示:基于高效目标下的能源站控制策略供暖综合能效为3.36,较常规控制策略节能4.25%,能效提升4.44%;制冷综合能效为4.77,较常规控制策略节能11.03%,能效提升12.40%。该控制策略节能效果显著,可为类似多能互补能源站节能控制策略制定提供借鉴。

基于恒热流法和恒温法的岩土热物性试验分析研究

目前岩土热物性测试仪采用的方法包括两种:恒热流法和恒温法,通过介绍两种测试方法的区别及模型算法,以北京市某公建项目岩土热物性测试结果为基准,利用TRNSYS软件分别模拟了恒热流法和恒温法的测试工况,针对模拟结果展开分析研究。经对比,试验时间至48 h时,两种测试方法利用软件模拟出的延米换热量与现场测试结果的误差在10%以内,表明若已知项目周边的地层热物性参数如地层的导热系数、热扩散率等,可将软件模拟结果作为前期地埋管系统设计的依据,并作为后续热物性勘察结果验证的参考数据。此外,根据模拟结果,由于夏季地埋管流体在设计工况下与土壤的温差值较大,为了使流体尽快达到设计工况点,恒温法测试时应选用较大的功率,否则48 h内的测试值结果与实际值偏差较大。

北京市某公共建筑综合节能改造与能效评估

以北京市东城区某综合园区为例,根据园区现状对其围护结构热工性能、供暖空调、建筑照明及用水器具进行节能诊断及能耗分析。结果显示:建筑供暖耗热量及照明耗电量占比分别为58.96%和10.24%,为挖掘改造潜力并确定基准能耗提供了依据;通过围护结构保温层加装、门窗更换、高效空调设备更换、照明灯具更换及节水器具更换等节能技改措施进行综合节能改造,计算改造后能耗;将不同能源类型能耗归一化为标煤,经测算,改造后项目节能量约为71.0 tce,综合节能率35.52%,减少向大气排放二氧化碳175.38 t,节能减排效果显著,为类似地区公建节能改造提供了借鉴和参考。本次能评估多采用理论模拟计算方法,还需改造后实际运行数据对比支撑。

基于合同能源管理模式的云机房节能改造方案设计及经济性分析

以北京市朝阳区某云机房为例,调研机房现状空调情况,分析电量电费数据。针对系统存在的制冷能效低、运行费用高、通风散热差等问题,提出加装6个制冷量为50kW的风冷氟泵冷却模块及采用高压雾化喷淋系统两项改造措施,并基于15年期合同能源管理模式,计算项目动态投资回收期,评判项目投资回收风险。测算结果表明,机房年均节电量306.55 MWh,节能率35.25%,减排二氧化碳93.06t,改造后机房PUE值由1.82降至1.58;工程投资额151.8万元,年均节约费用26.98万元,税后内部收益率13.18%,动态投资回收期7.22年;节能环保效益及经济效益较好,以期为园区乃至北京市类似机房升级改造提供参考和借鉴。

北京某大型商场空调系统节能改造方案分析

大型商场人流量大、散热设备多、空调系统运行时间长,有较大节能潜力。调研了北京某大型商场空调系统的能耗情况,针对其运行过程存在的问题,提出了一套基于空调系统节能控制技术的综合节能改造方案。研究表明,该空调系统节能改造后,年节电量为140.56万k Wh,每年节省电费160.24万元;节热量为601.82GJ,每年节省供热费用5.95万元,节能效果与经济效益较好,可为北京地区类似公建节能改造提供借鉴和参考。

基于合同能源管理模式的既有建筑节能改造项目经济效益评价方法研究

基于合同能源管理模式,为降低项目投资风险性,需在实施前进行科学合理的经济性评价。但对于既有建筑节能改造项目而言,其涉及的功能领域广、技术类型多,且各类技术特点及运营模式均各有不同,若针对各项目特点分别选取不同的经济效益评价指标并逐一对其进行评价,将会极大降低项目经济效益评价工作的效率。因此,将基于工程经济学理论及工程实践经验,选取具有通用性特点的经济效益评价指标,并为采用合同能源管理模式的既有建筑节能改造项目提供科学合理、可操作性强的经济性评价方法,旨在提高改造类项目经济效益评价效率,有效降低项目投资风险。

基于单级热泵系统的再生水余热资源综合利用技术分析

当今社会环境污染与能源危机已成为全人类必须面对并要加以解决的重大课题。就采暖行业而言,人们不但需要高质量的供暖,同时还对该行业在环保、节能和安全文明生产方面提出了更高的要求。再生水源热泵技术正是满足这些要求的比较有代表性的低耗能新型供暖空调技术。以北京地区某供热中心再生水余热资源利用改造项目为例,从单级热泵技术路线出发,综合考虑以再生水余热资源为主,烟气余热、蒸汽余热为辅的3种资源形式,采用电力驱动离心式热泵设备,依托汽水换热器与热水锅炉两种调峰措施,对各种方案的技术和经济可行性进行论证和分析,最终提出安全可靠、经济高效、绿色减排、节能低碳的再生水余热资源综合利用建议。

冷却塔气水比对冷却水系统运行的影响分析研究

目前空调水系统节能是建筑行业内较为普遍的有效手段之一,冷却侧系统节能是其中的重要组成部分。探讨并分析了冷却塔冷却原理,其中外界湿球温度及逼近度是影响冷却塔效率的决定性因素,逼近度范围在3~5℃是经济合理的。通过对冷却塔系统运行工况的热工计算分析,气水比与冷却塔特性数及冷却数息息相关,也是决定冷却塔出水温度的重要因素。通过进一步研究气水比与冷却塔特性数及冷却数的关系发现,考虑到冷却塔的经济性,常规冷却水系统设计工况下的气水比经济适用范围为0.8~1.0,若同时考虑到系统运行可靠性及经济性,建议冷却塔特性数不低于0.8,同时气水比不高于1.2。冷却侧系统制定运行策略时需考虑冷却塔空气流量及冷却水流量的敏感变化区间,实现高效调节,避免能源的无效浪费。

某民用建筑可再生能源热水系统设计分析

近年来,在“碳达峰、碳中和”的大背景下,国家及地方各级政府颁布了一系列节能降耗、降碳减排的政策,推动能源绿色高效智慧转型,促进可再生能源高质量发展。太阳能、热泵等可再生能源作为生活热水系统的热源具有清洁环保、节能低碳、可持续获取的优势,近年来在民用建筑的生活热水系统中得到了广泛的应用。以宜兴市某住宅建筑的集中式太阳能+空气源热泵热水系统为例,制定了系统运行控制策略,详细介绍了系统精细化设计思路及过程。对比传统燃气、电力能源,寿命期内能源费用比燃气节省55.33万元,比电力节省77.33万元,节能及环境效益明显,减少了烟尘、CO_(2)、SO_(2)及NO_(x)的排放量,为可再生能源热水系统的深化设计及应用发展提供参考。

集中式太阳能热水系统的性能研究

太阳能保证率是评价太阳能热水系统节能效果的重要指标,但实际运行情况表明,该评价指标具有一定的局限性,且仅按照此评价指标对热水系统进行评价达不到预期的节能效果。鉴于此,文章以天津某住宅的集中式太阳能热水系统作为研究对象,建立该热水系统的数学模型,并对该热水系统的性能指标进行模拟计算。文章基于模拟结果,研究了集中式太阳能热水系统全年的运行性能以及用户用水量、控制策略对该热水系统运行性能的影响,提出了应采用太阳能保证率、太阳能利用率、常规能源有效替代率和系统散热比4个参数作为太阳能热水系统的性能评价指标,以及适当减少供水循环时间的控制策略。

热管式太阳能PV/T热泵系统的性能研究

文章搭建了热管式太阳能PV/T热泵系统的实验装置,并根据实验装置建立了系统的数学模型,通过实验测试对数学模型进行了验证。研究了系统的热效率、电效率和COP等主要性能参数在全天的变化规律,分析了系统COP偏低的原因和改进措施。结果表明,在测试工况下,日平均热效率为35.4%,日平均电效率为11.0%,日平均COP为2.77,实验值与模拟值的误差均在±15%以内。该研究为热管式太阳能PV/T热泵系统的设计优化与性能研究提供了参考。

基于相变流体的热管式太阳能PV/T热电联供系统实验研究

文章分别搭建了基于水和相变流体的热管式PV/T热电联供系统实验台,测试分析了相同工况下两个系统的光伏板表面温度、换热水箱温度、热/电功率、热/电效率及综合效率。研究结果表明,在测试工况下,与基于水的热管式PV/T热电联供系统相比,基于相变流体的热管式PV/T热电联供系统光伏板表面温度降低了2℃,蓄热水箱水温升高了1.3℃,日均电效率相对升高了0.8%,日均热效率相对升高了7%,日均综合效率相对升高了10.2%。该研究结果为相变流体在太阳能储存领域的应用提供参考。

基于太阳能低温集热蓄热的相变流体制备及性能研究

制备了5种不同质量浓度的烃类、蜡类相变流体(phase change slurry,PCS),测试了不同质量浓度的两类相变流体的相变温度、相变潜热、粘度及稳定性,分析了相变材料种类、质量浓度、使用温度、剪切速率等对热物性、流动特性及稳定性的影响,总结了不同因素的影响规律,为相变流体的制备及其在太阳能低温集热蓄热领域的应用提供了参考。

冷却肋片对光伏板发电性能的影响研究

研究了被动式冷却条件下肋片对光伏板发电性能的影响,分析了光伏板倾角、太阳辐射强度、环境温度和风速等因素对光伏板发电效率和发电功率的影响规律,对带冷却肋片和不带冷却肋片的光伏板进行了实验对比。研究结果表明,在实验条件下,安装冷却肋片可以使光伏板的发电效率提高0.3%~1.8%,发电功率提高1.8%~11.8%。

土壤高温蓄热过程中热湿传递特性的数值研究

建立了一维土壤高温蓄热热湿传递模型,采用控制容积法对模型进行离散处理,利用Matlab软件编程求解,计算分析了热源温度和土壤初始含水率对土壤温湿度场分布的影响,探讨了地下土壤热湿传递特性及水分迁移规律。

水分迁移对地下土壤温湿度场分布的影响

建立了考虑水分迁移影响下的一维土壤热湿传递数学模型;计算分析了土壤高温蓄热过程中土壤温湿度场随时间和空间的动态变化规律;揭示了土壤热湿传递中含水率峰值现象及成因;探讨了地下土壤热湿传递特性及水分迁移规律。搭建了一维土壤高温蓄热热湿传递测试实验台,通过实验测试对数学模型进行了验证,实验结果与模拟值吻合得较好。

地埋管地源热泵复合水蓄能系统方案设计及经济性分析

结合工程实例介绍了地埋管地源热泵复合水蓄能系统的应用设计,通过100%设计负荷日逐时负荷计算分析提出了地埋管地源热泵复合水蓄能系统设计思路及运行策略,并对比了无蓄能的常规地埋管地源热泵系统经济性。结果表明,该系统较无蓄能的常规地埋管地源热泵系统初投资节省约15%,年运行费用节省约38%,设备装机容量降低30%~35%,钻孔数量降低34%,地埋换热孔布置面积节省8500m^2,经济效益显著。该研究指出了蓄能技术的应用前景,并为同类工程提供了参考和借鉴。

再生水源热泵系统方案设计及可行性分析

以山西省太原市某住宅小区供暖系统为研究对象,对场区周边再生水水温、水量、水质及燃气、电力、热网等资源条件进行评估,综合建筑供暖季逐时负荷,提出了分区域的单独再生水源热泵系统+单独燃气锅炉系统分别满足部分住宅区全部建筑供暖需求及全集中式的再生水源热泵+燃气锅炉复合式系统满足全部建筑供暖需求两种热源方案,分析了两种方案能源系统供能占比、运行原理及设备配置情况,对比了两种方案与城市热网供暖方案的初投资、运行费用及投资回收期等经济性指标以及节煤、节电、减碳、减排等环保性指标。结果表明,复合式再生水源热泵系统节费率55.4%,节能率53.5%,减排CO_(2)量3898.35 t,具有较好的节能、环保及经济效益。

集中式太阳能热水系统精细化设计

随着可再生能源应用技术的发展与壮大,利用太阳能供应生活热水技术日趋成熟,对比分户独立系统,集中式太阳能热水系统逐渐成为未来主流利用形式。以北京市某园区内科研办公楼集中式太阳能热水系统为例,制定了系统运行控制策略,详细介绍了系统精细化设计思路及过程,分析了该系统的经济效益及环保效益,以期为将来集中式太阳能热水系统的深化设计及应用发展提供参考。

气候分区及建筑功能对地源热泵的适用性研究

基于建筑逐时负荷模拟结果和GLD模拟计算数据,从累计换热不平衡率、单位孔深过余量、单元进出水温度、井群区域内地温变化等多个方面定量分析了地源热泵系统适用性,并对适用性较差的地区及功能建筑其地源热泵系统形式提出改进建议。