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。

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。

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。

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。

间接式太阳能热水系统储热水箱盘管换热器设计分析

结合工程实例阐述了间接式太阳能热水系统运行原理,从换热设计、结构设计、阻力计算三方面分析了储热水箱中盘管换热器的设计方法。换热设计方面详细介绍了储热水箱盘管换热器中换热液与盘管内壁的管内受迫对流换热、盘管内壁至外壁的导热以及盘管外壁与冷水的自然对流换热等三个热过程的换热分析及参数选取,得出总传热系数为517.15 W/(m^(2)·K),4个区域盘管换热器总换热面积123.27 m^(2);结构与阻力设计方面对比了经济比摩阻、同类文献阻力损失限值及水泵富裕扬程限值3种方案下的盘管结构,得出水泵富裕扬程限值方案最为贴合本工程的盘管结构设计,4个区域共需φ25×1.2不锈钢盘管50组,每组以450 mm外径缠绕19圈。为相关工程设计应用提供了参考。

基于ESIPT机理的极性敏感荧光探针的理论研究

激发态分子内质子转移(ESIPT)型荧光探针因具有双发射和斯托克斯位移大的特性,近年来受到广泛的关注。实验发现,随着溶剂极性的增大,此类荧光探针M-HA的发射光谱红移且发光强度增强,但这一奇异现象的光物理机制并不清楚。从第一性原理出发,我们研究了M-HA在五种不同极性溶剂中的辐射跃迁和无辐射衰减过程。研究发现,随着溶剂极性的增大,M-HA的吸收和发射波长先红移后趋于不变,激发态表现出杂化的局域-电荷转移(HLCT)特征。烯醇式在无辐射衰减过程中的振动弛豫程度较大,因而发光较弱。酮式的振动弛豫程度随溶剂极性的增大逐渐减小,因而发光逐渐增强。结构弛豫分析表明,酮式的烯基氯及与其相连的部位受溶剂极性影响较大,乙基吲哚部位却影响不大。

基于土壤冷热平衡的复合能源系统运行策略研究

地源热泵系统因具有高效节能、安全稳定、运行费用低等优点得到了广泛的应用,但也存在系统排/取热量不均衡导致系统效率下降,甚至无法正常运行的问题。为此,许多学者提出了复合能源的解决方案。然而,土壤冷热平衡不仅与复合能源系统中地源热泵系统的能源占比有关,更与地源热泵系统运行时间有关,因此,复合能源系统运行策略的研究显得尤为重要。以北京市某宿舍建筑为例,利用DeST软件计算了全年逐时动态负荷,采用GLD软件模拟了系统不同控制策略下的运行状态,得出了既能满足土壤冷热平衡需求,又能保证系统高效运行的最佳运行策略。

基于数值模拟计算的地源热泵系统精细化设计

任何一项新技术的存在都有其应用中的独特优势,而不能全面占领市场肯定有其应用中的缺陷,地源热泵也是优缺点并存的一项技术,在工程的应用中一定要具体分析,确保这项节能的绿色技术真正发挥其节能的优点。当下计算机技术不断应用,带动了软件发展、工程进步,为工程建设行业增加了新型辅助设备。借助软件、硬件技术的融合,实现了三维模型平台的搭建以及数据的模拟,为地源热泵系统的精细化设计打下了良好基础,充分实现对地源热泵系统的优化设计,达到节能的最终目的。以北京市朝阳区某办公建筑群项目为例,利用DeST软件及GLD软件对项目进行精细化设计,在保证室内舒适度的前提下,实现了初投资的降低,并避免了地下土壤的冷、热堆积,保证了系统能够长期稳定、高效运行。

基于DeST及TRNSYS软件的公共建筑能耗模型分析

以北京某小型公共建筑为例,利用建筑能耗模拟软件DeST及TRNSYS构建同一公建能耗模型,设置相同内外扰参数下进行冷热负荷计算,两个软件模型输出结果存在明显差异,其中有无室外通风及周六日是否工作等参数变量对建筑能耗影响较大,故全面比较了有室外通风并周六日工作(V-W)、有室外通风并周六日不工作(V-NW)、无室外通风并周六日工作(V-W)及无室外通风并周六日不工作(NV-NW)4种条件下两个软件输出的冷热负荷值以及冷热负荷系数变化规律,通过对比发现由TRNSYS软件计算出的热负荷更大,而冷负荷更小;两个参数对DeST软件输出的负荷系数影响较大,对TRNSYS软件输出的负荷系数几乎无影响;两个软件的年均热负荷系数相差较大,而年均冷负荷系数计算值较为相近。经过其他类似模型数据比较,上述计算结果差异特点存在普遍性,这种差异主要源于软件内部热传递算法及导入的气象数据算法不同。提出了利用负荷系数计算建筑冷热负荷的方式,避免项目方案前期繁琐的建模工作,不仅节约项目的初投资成本,提高了工作效率,而且有效降低运行能耗,实现建筑节能,对实际建筑负荷测算具有一定的指导价值。

两种地埋管换热系统设计方法差异性研究

地源热泵地埋管换热系统设计的合理性不仅影响系统后期运行效果,也决定了地源热泵系统能否达到预定的节能要求。单米换热量法和数值模拟法是目前工程上常用的两种地源热泵工程设计方法,但当前对于两种设计方法的差异性及适用性则少有研究。阐述了两种设计方法的原理,并以北京地区五类民用建筑冷热负荷及六类地层土壤热物性参数为输入条件,分别采用上述两种方法对地埋管换热系统进行设计计算,对比设计结果,详细分析了两种方法的差异性。