集中供热系统水力热力耦合特性辨识方法研究

集中供热系统的运行能效主要受其水力热力特性的影响,换热站作为连接热源、热网和热用户的枢纽,是分析系统水力热力特性的关键,站内设备的长期运行性能衰减会导致供热系统整体能耗升高、能效下降,因此有必要对站内设备的运行性能进行诊断.基于换热站实测运行数据,分别采用最小二乘法和梯度下降对站内主要设备包括换热器、循环泵和调节阀的性能曲线进行了辨识,从而构建了集中供热系统的水力热力特性计算方法,全面分析了某典型换热站主要设备性能衰减情况和能耗水平,对主要设备运行性能进行了评估,并对设备维护的经济性和碳减排效果进行了计算.结果表明:换热站内主要设备性能存在不同程度衰减,其中换热器传热系数由1.00 kW/(m^(2)·K)下降至0.64 kW/(m^(2)·K),循环泵标况扬程由22.4 m下降至17.3 m,调节阀流通能力由183.0 t/h下降至82.4 t/h,且阀门整体开度较低,以上问题导致了系统整体能耗的增加;为消除气候变化对集中供热系统能耗分析的影响,结合度日数和实际供热面积,对系统能耗进行评价,与标准年相比,测试年采暖季同期平均热耗和电耗分别增加了0.86 GJ/(104 m^(2)·℃·d)和2.38 kW·h/(104 m^(2)·℃·d);对主要设备进行清洗和更换后,集中供热系统采暖季诊断时间内的同期累计电耗可降低16.3%,全生命周期内CO_(2)排放量可减少128.5 t.

基于水力-热力耦合模型的供热管网优化调度研究

在城市集中供热管网运行过程中,供热系统的输配能耗由水泵能耗和供、回水管网的热损组成,降低供热系统的输配能耗对实现低碳供热目标具有重要意义.本文基于网络图论、流体输配原理和管道的一维传热,建立了集中供热管网的动态水力-热力耦合模型,并针对天津市实际供热管网的运行过程进行了仿真模拟,利用实际运行数据验证了动态水力-热力耦合模型的精确性.建立了集中供热管网输配能耗的计算模型,并对供热系统的运行能耗进行经济性分析.基于所建立的能耗分析模型,结合粒子群优化算法,建立了多热源环状管网的优化调度方法,该方法以供热管网的总输配损耗的成本最低为目标函数,以热源的供水温度、热源泵的转速比、热力站入口处的阀门开度为决策变量,以满足能量守恒和质量守恒为约束条件,通过进行算法参数匹配,给出基于PSO算法的多热源环状供热管网优化调度的计算步骤,并结合天津市实际管网对优化调度方法的调控过程进行了分析.仿真计算结果表明,由于管网存在输配延迟属性,热力站的总负荷变化与室外温度变化不存在静态的正相关性,此外,也发现水泵运行费用为整个管网运行费用的主要组成部分,占总运行费用的58%以上.本研究为城市集中供热管网运行调节的优化提供了一套有效的计算工具.

天津地区初期运营地铁站夏季热环境及空调系统节能潜力分析

由于不同运营时期的地铁站热环境存在差异,初期运营地铁站空调系统运行模式若按既有车站统一管理可能导致能源浪费。本文基于对天津地区初期投运地铁地下车站公共区夏季热环境的实测及相关信息的调研,分析了该类地铁站夏季热环境特征及空调系统节能运行潜力。研究发现;对于测试地铁站,在过渡季和夏季,基本呈现室外、站厅、站台、轨行区空气温度依次降低,而相对湿度依次升高的特点;且夏季站内实测空调温度远低于设计值;隧道内空气比焓较室外更低,可视作天然冷源;经估算,该车站在天津夏季空调室外空气计算温度下,工作日隧道渗风产生的节能量为2011.03 kW·h/d。基于研究结果,提出了相应的节能建议。

集成奇异谱分析与神经网络的热负荷预测算法

在国家大力推行“双碳”政策,供热行业迎来“智能热网”升级改造的大背景下,针对二次网供热系统的运行调控进行研究,有机地结合了数学领域的奇异谱分析算法与BP神经网络算法,形成了一套高效的供热二次网热负荷预测算法.先利用奇异谱分析完成原始数据预处理,过滤数据噪声,再利用神经网络学习数据特性,生成负荷预测模型,最终借由精准的负荷预测更好地指导二次网热力站现场的运行调控策略.以2018-2019年采暖季天津市某热电公司管辖热网的14个二次网系统实测数据作为热负荷预测方法的应用案例进行研究,证明了利用奇异谱分析算法过滤原始数据噪声信息的有效性,其中对室外温度时间序列剔除了累计特征贡献率不到9.3%的噪声数据,数据波动幅度超过10%的时刻占比由17.56%下降至1.79%;证明了利用BP神经网络算法搭建模型进行二次网建筑热负荷预测与回水温度预测的准确性,24 h回水温度预测值的整体最大绝对误差为0.60℃,二次网系统A和B的最大绝对误差分别为0.43℃和0.65℃.所提算法为二次网供热系统优化调节提供了新的思路.

建筑物用光伏集成系统在中国应用的前景

分析比较了中国内地部分城市及香港的太阳能资源。太阳电池与建筑物相结合光伏发电系统 ,市场潜力巨大 。

集中供热管网的非稳态水力建模与动态响应分析

建立了单个供热管段的非稳态水力模型,导出了该非稳态水力模型的解析解,分析了管道长度、管径、进出口压差变化时管道流体的动态响应特性.当单个管道的进出口压差变化相同,管道的长度越长、管径越大时,管道的流量响应时间越慢;对于相同规格的管道,当管道的进出口压差变化越大时,管道流体的动态响应速度越快.在单个管段的非稳态水力模型的基础上,结合图论的方法建立了集中供热管网的非稳态水力模型,并构建了该模型的数值求解方法.该模型考虑管网运行调节时阀门开度或水泵转速改变等影响动态响应时间的因素,提出的非稳态水力模型和求解方法为热网进行频繁、大范围水力工况调节过程中各热力站流量的动态响应分析提供了支持.对一个实际热网的动态水力进行了分析,结果表明:当热网中的阀门开度不变、热源泵转速发生变化时,距离热源越远的热力站的流量动态响应时间越长;同样地,当热网中热源泵的转速不变、改变某一热力站的阀门开度时,距离热源越远的热力站的流量动态响应时间越长.

中国的太阳能资源及应用潜力

太阳能资源被认为是 2 1世纪最引人注目的可再生能源和洁净能源。为了经济的可持续发展 ,应该把环境保护和长期利益作为研究目标。文章估算了中国 14个城市的太阳能资源 ,分析了太阳能热水系统和BIPV系统的经济性。研究结果表明 ,中国的太阳能利用潜力很大 。

基于动网格的地铁活塞效应非稳态气流模拟

活塞效应是影响地铁隧道和站台气流非稳态流动的主要因素,为此采用现场试验和数值模拟的方法对气流进行分析.其中,实验选在装有安全门的运行车站,并记录列车运行时的测点风速.数值研究基于实验车站的全尺寸模型,并利用动网格技术对其模拟.研究结果表明,采用标准k-ε方程的模拟方法结果和实验数据吻合较好,证明其适用于高雷诺数的隧道模拟研究.研究同时发现,活塞风在站台前后两个联接处(迂回风道和活塞竖井)中表现出比较稳定的分流和吸风比率,且无论在开式系统还是闭式系统状态下,进入迂回风道和吹入站台的风量是成特定比例关系的.

供热二级网侧设置燃气调峰锅炉的探讨及节能分析

提出了在供热二级网侧设置燃气调峰锅炉的二级调峰供热节能方案,针对国内集中供热现状分析了该方案的运行特点与优势。采用温频法计算了某供热工程的年耗热量,对该工程就二级调峰方案和现有供热方案进行比较,分析了两种方案在能耗、初投资及年运行费用方面的差异,结果表明二级调峰方案具有良好的节能效果和经济优势。

金属填料表面热质传递实验研究

金属填料空气处理设备属于淋水式空气处理设备。为了研究填料的长、宽、高、比表面积这些特征尺寸对填料热质传递性能的影响 ,本文选用了三种不同特征尺寸的铝质填料进行冷却除湿实验研究。实验得到一系列方程和曲线 ,为金属填料在空调领域的应用和新产品开发提供了基础。

蒸发式空气加湿冷却器的性能及其在风冷冷水机组中的应用

通过对采用铝质孔板波纹填料的直接蒸发式空气加湿冷却器的测试，给出了蒸发冷却效率、空气阻力与迎面风速、淋水密度之间的关系式和曲线，并分析了该设备用于风冷冷水机组的效果和经济性。

基于ORC的太阳能热电联产系统优化设计

针对太阳能资源丰富的偏远地区小型建筑群的用能需求,提出了一种基于有机朗肯循环(ORC)的太阳能热电联产系统,即采用真空管太阳能集热器收集热量,供给ORC系统发电,并采用其余热进行供暖的系统。对该系统建立了数学模型,通过与实验结果的比较,验证了模型的正确性。以某部队哨所为例,采用正交优化设计的方法,以费用年值最小为目标函数,以真空管太阳能集热器面积、蓄热水箱容积、蒸发器换热面积、冷凝器换热面积、蓄电池组容量及发电机组启动压差为设计变量,建立了系统优化模型,确定了最优组合的折合发电电价为2.3元/(kW·h),能免费供暖。进行了全年逐时运行工况模拟,结果显示,哨所94.56%的用电负荷由该系统承担,5.44%的用电负荷由辅助能源系统柴油发电机承担,100%的供暖负荷由该系统承担。从经济性、环保性及可靠性3个方面评估了该系统能源供给方式的优越性。

金属填料型直接蒸发式空气冷却器的研究

本文对金属填料型直接蒸发式空气冷却器进行了实验研究，给出了蒸发冷却效率，空气阻力等经验公式。这种蒸发式空气冷却器填料由表面经过刺孔并轧制成斜波纹形的不锈钢薄板制成。实验结果表明，用它处理新风将有利于减少空调系统的耗电量。

热力式散流器的性能评价

在分析热力式散流器与常规散流器送热风时的实验数据的基础上 ,利用送风均匀性指标。

捕风系统通风性能的数值模拟

捕风装置作为一种新兴的自然通风技术,在气候温和地区,比如英国的建筑中,得到了普遍应用.基于广泛使用的计算流体动力学(CFD)商用软件Fluent,对一种常见的方形截面捕风系统的通风性能进行了研究.建立了0.5 m/s、1 m/s、2 m/s、3 m/s、4 m/s、5 m/s、6 m/s风速和0°至45°范围内4个风向角条件下500 mm边长的方形捕风系统模型.CFD模型计算结果与实验结果在低风速下吻合良好,认为在高风速下有相对较大的误差是由于空气进口的均匀性变差引起的.通过模拟图像能够观察到捕风装置风道内部详细的气流运动,这样就很容易确定使用实验手段难以辨别的4个风道的送排风作用,从而可以利用数值模拟手段给出改进的计算结果.对捕风装置的性能与外界风速和风向的关系也做了讨论.与风道测试相比,CFD软件容易方便地得到结果,为设备的改进发展提供全面的设计参考.

避难硐室蓄冰板应急释冷方案的数值模拟

矿难事故发生后，为满足避难人员基本生存需求，避难硐室温度应维持在20～30,℃，且不应超过35,℃，提出在无电力供给的情况下，采用蓄冰板作为应急冷源对避难硐室进行降温的方法，并运用CFD对蓄冰板的不同释冷方案进行数值模拟分析，确定最佳的释冷方案．模拟结果显示：蓄冰板的厚度对其释冷效果影响很大，50,mm厚的蓄冰板释冷效果最好；蓄冰板太厚不利于释冷，而蓄冰板太薄，释冷太快，导致避难硐室温度偏低；蓄冰板初始温度对释冷效果影响不大，说明蓄冰板释冷主要利用的是冰的相变潜热；相比于自备氧供氧系统，矿井压风系统因送风量大，释冷效果更好，温度场更均匀．

热力式散流器性能的实验研究

给出了采用热力式散流器与常规散流器送热风时的温度场、速度场的分布及包络线图 ,并对其空气流动特性、热舒适度和节能进行了分析。

两种非对称翼风力机性能的试验研究

在低速风洞中对两种非对称翼型(3734和GOE382)小型垂直轴风力机的自启动性能和功率输出性能进行了测试,研究了叶片数和来流风速对两种翼型的风力机性能的影响。结果显示,非对称翼3734风力机的静态自启动性能劣于GOE382,但功率输出性能优于GOE382风力机。

除湿冷却式空调机的工作原理及其应用

除湿冷却式空调机是以空气中的水蒸气为制冷剂,利用吸收式或吸附式机理对空气进行处理。本文对采用除湿转轮的除湿冷却式空调机在各种不同的运行方式下的工作过程进行了分析,并就其应用前景进行了探讨。。

POWER GENERATION POTENTIAL OF BIPV APPLICATION IN CHINA

This paper discusses the potential and prospect of building-integrated photovoltaics (BIPV) for solar electrical power generation in China.The BIPV technology has been identified as the most economical renewable energy resource to contribute to world electrical energy demand for protecting environment from reduced fossil fuel consumption.The available solar energy resource of 14 cities and the potential power generation from PV claddings in buildings in China were estimated.The economical analysis of BIPV application is discussed.It is found that the potential is significant and the government should play an important role in its development.