中深层地埋管热泵供热系统运行特性实测研究

通过大量工程实测研究,总结了中深层地埋管热泵供热技术的运行特性。中深层地埋管具有出水温度高、取热功率大、长期运行稳定的特点,为热泵系统提供了高品位的低温热源,以提升其运行性能;同时中深层地埋管自身存在间歇蓄热特性,能很好地满足建筑供热需求变化与柔性用能;无级变频热泵机组更适合与中深层地埋管匹配运行,节能减排效果显著;热源侧水系统具有小流量、大扬程,且阻力随着流量变化而大幅度变化的特性。研究结果可为提升该技术的供热性能提供关键指导。

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%。

某酒店制冷机房运行策略优化

对华东地区某酒店制冷机房运行策略进行了优化,利用能耗模拟软件对多种运行方案进行了仿真分析。结果表明:原方案仅对冷水泵采用变频控制,制冷机房能效比为4.62;优化方案1采取传统变频方式,对冷水泵、冷却水泵、冷却塔风机采用变频控制,制冷机房能效比达到5.32,与原方案相比提升了15.1%;优化方案2通过对冷水机组、冷水泵、冷却水泵、冷却塔风机进行优化控制,制冷机房能效比为5.48,与原方案相比能效比提升了18.6%,且每年可减少约79 t碳排放量,节能效果显著。

混合热工和水力特性的风机盘管系统建模

针对风机盘管系统建模研究中大多数未考虑水力学特性对其的影响,本文提出混合热工和水力特性的风机盘管系统建模方法,以满足实际工程中对于风机盘管系统控制的数学模型需要.在水力学模型中考虑风机盘管电动水阀,基于基尔霍夫定律建立水力平衡方程,通过遗传–粒子群相结合的优化算法(GA-PSO)求解各个盘管的水流量及对应的阀门开度;以水流量为输入,考虑风机盘管风量,采用非线性最小二乘法辨识求解其总传热系数,建立基于牛顿冷却定律的风机盘管热力学模型.实验结果表明:混合热工和水力特性的建模方法能够更好的反应风机盘管的物理过程;GA-PSO算法具有很好的稳定性和收敛性,能够更准确的求解水流量及对应的阀门开度,与实际运行数据的相对误差不超过1%;热力学模型在各种实际工况下的模型误差都低于4%,能够精确反映风机盘管的传热过程.

邻域自适应粒子群算法求解地源热泵区域能源系统鲁棒优化调度问题

针对地源热泵区域能源系统中冷热负荷和机组效能的不确定性,本文提出了一种考虑双重不确定性的鲁棒优化调度方法.首先,基于多面体不确定模型描述调度模型中的鲁棒变量.然后,针对建筑冷热负荷不确定性,采用对偶原理将双层优化模型等价为单层优化模型;对于机组效能不确定性,采用场景法进行分析.最后,采用多目标优化约束处理方法处理鲁棒优化调度模型中的约束条件.同时,为更加高效、准确求解所构建的优化调度模型,提出了一种邻域自适应粒子群优化算法(NAPSO).实验结果表明,在制冷和制热工况下,与经验运行策略相比,本文所提方法可分别减少7.22%和5.55%的系统运行成本,是一种解决地源热泵区域能源系统鲁棒优化调度的有效方法.

热羽流与置换通风作用下油雾颗粒预测模型

高大空间机械厂房采用置换通风系统时,存在竖直方向油雾颗粒浓度分布不均匀的现象。这种现象会影响以降低室内颗粒浓度为目的的需求通风量。为了快速预测竖向油雾颗粒浓度分布,采用区域模型建模方法,考虑壁面流区、热羽流区和主流区等主要区域,基于质量平衡与能量平衡方程,建立了竖向油雾颗粒浓度分布预测模型;同时在实验舱内进行了实验验证,模型计算结果与实验结果趋势相符,最大相对误差不大于20%,表明该模型能够基本满足工程要求;以5种颗粒散发率工况为例进行节能分析,发现引入预测模型后计算得到的置换通风系统需求通风量可比传统变风量系统通风设计方法计算的减少18.83%~44.41%。该预测模型能较为准确地预测高大厂房中置换通风时竖向不同高度的油雾颗粒浓度,可应用于需要快速预测竖向颗粒平均浓度的场景。

某核设施主控室流场优化数值模拟研究

对3种不同进、排风方式的主控室内的气体动力学工况进行了三维数值模拟,模型采用标准K-ε双方程模型。模拟得到了主控室内不同高度截面的速度矢量、温度分布,以及整个空间流体流线走向等结果。通过比对国家标准GB 50019—2015《工业建筑供暖通风与空气调节设计规范》、EJ/T 938—95《核燃料后处理厂通风与空气净化设计规定》,综合速度、温度、湿度等影响因子最终认定送风口南北墙布置、回风口东西墙(各2个)对称布置、中心间距5.5 m时,气体分布均匀性最佳,气流速度0~0.3 m/s,满足控制室室内温度20~26℃、相对湿度30%~60%的要求,CFD用于某核设施主控室气流环境优化具有明显的指导意义。

矿山太阳能耦合充填体热泵系统性能研究

太阳能热泵和土壤源的结合应用不仅大大提高了清洁能源的利用率,还能很好地解决土壤因冬、夏季负荷不平衡而导致的温度场降低问题。介绍了太阳能热泵系统的分类和存在的问题,提出太阳能耦合土壤源热泵系统的必要性。针对矿井条件,进一步提出了太阳能耦合充填体热泵系统的学术理念,分析了两者结合的可能性,并以石家庄为例用TRNSYS软件进行模拟。阐述了其在夏季与过渡季蓄热、在冬季供暖的运行模式,分析了输出结果以及该系统的利用价值。结果表明:相较无太阳能蓄热充填体温度场变化率为11.56%的情况,有太阳能蓄热时温度场变化率仅为3.67%。太阳能耦合充填体热泵系统中充填体总吸热量为304377.90 kW·h,充填体总释热量为222461.89 kW·h。相当于节省标煤27.36 t,减少二氧化碳排放68.21 t。为后续充填体储热及矿区热利用提供了参考。

夏热冬冷地区多能互补溶液除湿空调系统优化

为缓解基于太阳能-地热能(太-地)互补利用的溶液除湿空调系统在夏热冬冷地区中长期运行后土壤温度产生较大波动导致系统能效降低的问题。提出一种太阳能-地热能-空气能(太-地-空)多能互补的溶液除湿空调系统,针对该系统采用的过渡季节和制热季节补热方式对土壤温升及系统能效进行研究。结果表明:太-地互补系统运行20 a后土壤温度上升18.3℃,新系统在过渡补热和制热季节补热2种方式下运行20 a期间土壤温度无大幅波动;太-地系统运行20 a后机组制冷和系统全年性能系数C_(OP)分别下降30.5%和24.5%,太-地-空系统则在20 a的运行期间内均稳定在额定值。由研究结果可知,太-地-空多能互补的溶液除湿空调系统采用过渡季节补热的方式不会出现土壤热不平衡性问题,系统更能够长期稳定运行。

基于夹点的带喷射器CO_(2)热泵系统性能分析

为了研究带喷射器的跨临界CO_(2)内部过冷热泵系统(TCISE),基于夹点建立了TCISE的热力学模型,分析了冷却水进出水温度及流量对系统性能的影响。研究表明:冷却水进水温度从25℃降低到15℃时,最优高压压力从9.3 MPa降至8.8 MPa,降低了5.4%,最大COP从3.83提升至4.27,提高了11.49%;TCISE存在临界冷却水出水温度和临界冷却水质量流量,当冷却水进水温度一定时,在出水温度低于临界出水温度或质量流量高于临界质量流量时,系统COP保持不变。

某商业建筑高效制冷机房运行数据分析

制冷机房作为系统工程,其系统运行参数的变化(如冷冻水供回水温差)会对机房内不同设备的能效产生不同的影响,机房整体能效最优是机房节能运行的重要目标。针对现有建筑运行数据存储较多但对其分析较少的现状,采用数据挖掘技术,对某商业建筑制冷机房实际运行能耗、能效进行统计计算,并将其与负荷率、供回水温度、供回水温差等变量的相关性展开分析,揭示机房能效与各变量间的内在联系。研究结果显示:制冷机房单位面积制冷能耗约为16~17 kW·h/(m^(2)·a),冷水机组能耗占80%以上,冷水机组的能效表现主导了机房的整体能效表现,机房系统能效比(COPs)高于设计值6.06 kW·h/kW·h,达到了预期目标。机房整体能效与室外气温及负荷率、冷冻(却)水供回水温差、冷却水进水出水温度呈负相关关系,机房整体能效与冷冻水供回水温度主要呈正相关关系。冷水机组运行COP与机组负荷率和冷却水回水温度呈现一定相关性,且基本符合机组定冷却水温和AHRI变冷却水温工况下的选型曲线。

大跨度空间非等间距喷口送风空调设计方法

针对大跨度空间负荷分布不均匀的情况,在传统射流公式法的基础上,提出了一种非等间距布置喷口的送风设计方案。结合某酒店多功能厅案例,阐述了如何根据房间负荷分布特点进行喷口的非等间距设计,并利用CFD软件对空调区温度场、速度场及热舒适性指标(PMV、PPD、DR(吹风感造成的不满意度))进行了模拟。结果表明,该方案取得了明显的改进效果,同时也验证了非等间距喷口送风设计方法的可行性。

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。

发展高端产业“双碳”环控技术的思路、机理与措施

高端产业工艺制程不断对高质量的环境控制提出新的要求、新的挑战,引发越来越高的能耗,传统节能降耗措施受到更多的约束,施展的空间更小。“双碳”战略提出了更高要求,本文基于高端产业工艺环境控制的特点与制约因素,介绍了通过多源组合能源提高能源利用效率、改革生产工艺实现高级别微环境与低级别大环境的组合模式、调整实需控制参数与系统解耦实施合理的工艺环境控制、保障工艺制程等方面的典型案例及其理性环控途径,探讨了适合高端产业良性发展的“双碳”环控技术的思路、机理与措施。

风机盘管加新风系统室内微循环热舒适性研究

随着人们生活水平的提高,医院在提升治疗服务的同时迫切需要改善患者就医环境和医护人员的工作环境。目前,医院建筑中特别是病房广泛应用的风机盘管加新风系统存在温度分布不均匀、吹风感较强、噪音大等问题,导致了患者的室内热舒适性无法得到保障。因此,针对医院病房,探索研究风机盘管加除湿置换新风空调系统,在实际搭建的实验平台基础上建立CFD数值模拟模型,将模拟结果与实验数据相对比,论证了模型的准确性之后,通过CFD模拟的方式,在保证对流换热可以达到室内设定温度的前提下,找到一种新的气流组织形式,这样不仅有效降低室内人员的吹风感和噪音,而且避免了传统置换通风容易出现温度分层、垂直温差过大的问题。

基于温湿分控的冰蓄冷空调系统全生命周期总费用分析

与常规空调系统相比,温湿分控的冰蓄冷空调系统更节能,但2种空调系统的经济性需要进行进一步分析。本文以某节能办公建筑的空调系统为研究对象,通过Energyplus能耗模拟软件模拟其逐时能耗,并采用动态全生命周期总费用计算法分析这2种空调系统的经济性。结果表明:温湿分控的冰蓄冷空调系统和常规空调系统的全生命周期总费用分别为116.9万元、162.1万元,前者节约28%的费用。本文对温湿分控的冰蓄冷空调系统的设计及经济性分析具有参考意义。

基于TRNSYS模拟土壤源热泵长期运行效果研究

为了分析土壤源热泵长期运行能效及适用情况,针对间歇运行的情况下土壤源热泵对周围环境,尤其是地下土壤温度的影响开展了研究。通过对太原市某办公楼进行建模,利用TRNSYS软件搭建土壤源热泵系统,并模拟房间温度、建筑负荷、设备选型、分析热泵机组COP、地埋管进出水温度变化。进而对该项目进行运行10年效果预测,发现系统运行10年土壤温度由11.2℃降低到8.47℃,埋管进水温度与出水温度均降低。且夏季热泵机组COP升高,冬季热泵机组COP降低,进而分析地源热泵长期运行效果。

一种考虑光伏发电与峰谷电价的空气源热泵最优装机容量计算方法

针对目前光伏发电及峰谷电价的用电形式下,空气源热泵耦合电锅炉供热系统经济性装机容量选择困难的有关问题,提出一种综合考虑光伏发电与峰谷电价影响的设备装机容量计算方法,使用空气源热泵最优不保证天数(OGD)作为选型参考值,通过TRNSYS建立系统模型开发新模块使其具有自动寻优能力。在使用测试数据验证模型准确性后,基于该模型计算5座代表性城市OGD推荐值。结果表明:OGD值受建筑负荷大小与光伏装机容量双重影响。采用OGD均值作为推荐值时,单一建筑OGD与均值分别对应的费用年值最大误差为8.17%,可保证计算准确性;5类气候分区内各城市费用年值变化规律基本一致,OGD值随气候变暖各气候分区间平均下降46.83%;其中北京市最大OGD值仅为5,说明在寒冷B区城市此类系统添加光伏发电后,可不设置辅助热源。

通风空调系统内微生物传播机制及控制手段研究

文章表明通风空调系统对室内微生物污染的百分比例可高达20%。文章通过对通风空调系统微生物传播机理及控制策略进行系统的梳理,归纳影响微生物在通风空调系统传播的主要影响因素,确定微生物污染组合式的控制策略框架。基于文章综述相关结果,进一步明确目前通风空调系统内微生物污染研究现状及存在的相关问题,指明通风空调系统内微生物污染未来研究方向。

江门市某厂房制冷机房系统实际运行分析

以广东某工业厂房中央空调制冷机房系统为例,对其运行现状进行分析,得出制冷机房系统全年综合能效比约为4.7,系统实际最大供冷量不超过原设计容量的60%。经系统测试计算,夏季某典型日机房EER均值为5.12,日耗电量可达4348 kW·h,主机COP均值为6.67,水泵WTF均值可达50以上,冷却塔热质交换系数εct均值为0.53、冷冻供回水温差均值为5.1℃、冷却供回水温差均值为4.6℃。而过渡季节典型日和冬季典型日,EER均值分别为4.86和4.10、日耗电量分别为1684 kW·h和1431 kW·h、COP均值分别为9.14和12.45、WTF均值分别为32和15、εct均值分别为0.38和0.2、冷冻水温差均值分别为2.5℃和1.1℃、冷却水温差均值分别为1.71℃和0.75℃。结果表明:该系统季节运行模式需要改善,部分设备热质交换效率不高,系统设计可以进一步优化。