区域太阳能供暖集中式与分散式组合蓄热系统运行性能分析

针对传统太阳能供暖仅集中蓄热系统运行温度高造成集热效率低以及热损失大等问题,提出区域太阳能供暖集中式与分散式组合蓄热系统,建立组合蓄热系统的数学物理模型,利用Matlab平台编写组合蓄热系统模拟仿真程序,并将系统与区域太阳能供暖集中式蓄热系统对比。结果表明:相较于集中式蓄热系统,组合蓄热系统在西宁地区的太阳能保证率提高约36%,且逐月太阳能供热量更稳定;组合蓄热系统总集热效率提高约10%;组合蓄热系统的运行温度降低,其中集中埋地蓄热水体平均温度相较于集中式蓄热系统全年平均降低约17℃,热力管网平均温度全年平均降低约27℃;组合蓄热系统总热损失减少2.23TJ,其中热力管网热损失仅为集中式蓄热系统的39%。

Current situation and development of solar heating technology in China

It is introduced the current situation and development for solar heating technology including passive solar heating and solar heating combisystems in China in this paper. Combined with the engineering application projects, the author gave the technical and economic analysis of the passive solar and solar heating combisystems in China and summarized the developing obstacle and the spreading tactics for raising marketing of the solar heating in China.

太阳能热水系统节能率与设计参数的探讨

太阳能热水系统的能耗主要为辅热系统的能耗,其节能率与系统设计保证率呈正相关。通过分析太阳辐照量与生活热水耗热量的关系可知,选取节能率变化曲线偏离点处的太阳能保证率可避免出现热量浪费和一次投资过大,保证较高的经济效益。选取了长沙地区的3种典型的设置集中热水供应系统的建筑进行分析,依据长沙地区的气象参数和此三类建筑生活热水耗热量的变化特征,得出各自节能率变化曲线偏离点处的太阳能保证率的取值。同时,根据公式计算了长沙地区平板型太阳能集热器的年平均集热效率;推导了q_(rid)值的计算方法并推荐了在长沙地区的取值。

光伏跟踪电机的分数阶自抗扰控制方法

针对光伏跟踪系统运行时负载端产生高频振荡以及在运行过程中遇到的极端天气等不可控因素导致的系统失调、鲁棒性降低等问题,根据光伏跟踪系统中负载反馈模型实现速度控制,设计了一种改进型分数阶自抗扰控制器。该控制器采用函数优化后的分数阶跟踪微分器和线性组合的分数阶扩张状态观测器来抑制高频振荡,加快负载端速度响应并提高系统抗干扰能力。实验结果表明,改进后的分数阶自抗扰控制器使得抑制了负载端39.60%的高频振荡,系统稳态时间缩短了20.83%,转速波动减少了36.97%,有效改善了系统控制性能,提高了系统鲁棒性。

一种新型三水箱太阳能热水系统及控制策略

在传统集中式双水箱太阳能热水系统的基础上,提出一种引入补水加热水箱的新型三水箱太阳能热水系统,并进一步开发了相应控制策略,以在太阳辐射量较低和较高情况下均可充分利用该水箱蓄存太阳能并对补水进行加热,从而实现系统太阳能保证率的提升和辅助热源运行时间的减少.为探究所提系统的运行性能,建立了TRNSYS仿真模型并通过实验对其进行了验证.在该模型的基础上,对该系统运行性能及相应影响因素进行了分析.研究结果表明,与传统系统相比,所提系统全年太阳能保证率的相对提升率为22.42%;单纯增大补水加热水箱体积并不会使得系统全年太阳能保证率不断提升,因此实际应用中应综合考虑系统全年太阳能保证率与初投资以合理选择补水加热水箱体积;在不同用水行为模式下所提系统与传统系统相比均可更为充分地利用太阳能.此外,针对长沙地区某居住建筑的经济性分析显示,与传统系统相比,采用所提系统后年运行费用降低了18.31%,相应投资回收期为0.66年.

光照资源富集区太阳能集中供热系统容量配置及热网管径协同设计优化研究

针对常规太阳能供热系统优化设计中太阳集热供热站设计与供热管网设计相互分离,供热管网热传输过程中热损失难以精准计算的问题,建立太阳能集中供热系统容量配置及热网管径协同优化模型,以系统全生命周期成本最小为优化目标,采用遗传算法求解,并通过具体算例与常规优化方法以及工程设计方法的计算结果进行对比分析。结果表明,利用协同优化模型进行太阳能集中供热系统设计,能够有效避免设计系统太阳能保证率偏小以及供热管网比摩阻不满足规范要求的现象。针对具体算例,当太阳能保证率由50%增至100%时,系统最优最低供水温度从60℃降至45℃;随着太阳能保证率的升高,系统单位太阳集热器面积所匹配的储热水箱体积增大,而系统供热管网管径保持不变。

寒冷地区空气源热泵辅助太阳能热水器供暖性能

为提高太阳能热水器供暖的稳定性并大幅降低空气源热泵供暖的成本,提出空气源热泵辅助太阳能真空管热水器供暖构想,在甘肃省兰州市七里河区魏岭乡绿化村搭建空气源热泵辅助太阳能热水器供暖试验系统,详细研究了晴天、阴天及多云3种典型工况下系统的集热效率、热泵性能系数、系统太阳能保证率和系统能效比等.研究结果表明,晴天、阴天及多云工况下太阳能集热器有效得热量分别为75.5、4.1和49.2 kW·h,集热效率分别为61.3%、26.6%、55.2%,太阳能热泵平均性能系数(COP)分别为3.6、3.4、3.6,空气源热泵平均COP分别为0、2.9、3.1,系统实际供热量分别为113.4、125.9和124.8 kW·h,系统耗电量分别为33.4、50.5和42.7 kW·h,系统太阳能保证率分别为66.6%、3.3%、39.4%,系统能效比分别为3.4,2.5,2.9.研究证明了太阳能真空管集热器-空气源热泵系统用于寒冷地区供暖的可行性,为寒冷地区供暖提供了一种新途径.

寒冷地区户用大平板太阳能集热器-空气源热泵系统性能研究

针对太阳能难以单独稳定供暖和空气源热泵供暖成本高的问题,提出空气源热泵辅助太阳能稳定供暖构想,在甘肃省兰州市七里河区魏岭乡绿化村研发搭建大平板太阳能集热器-空气源热泵系统,对比研究晴天、多云和阴天3种典型工况下大平板太阳能集热器的集热效率、太阳能热泵和空气源热泵COP、太阳能保证率、系统总供热量和系统能效比等性能参数。结果表明:晴天、多云和阴天系统集热效率分别为44.9%、38.7%和20.6%,3种工况下太阳能热泵COP均为4.0,空气源热泵COP分别为3.5、3.3和3.1,太阳能保证率分别为38.1%、32.3%和12.9%,系统全天供热量分别为142.52、135.22和120.96 kWh,系统能效比分别为3.5、3.4和2.7。研究结果证明大平板太阳能集热器-空气源热泵系统用于寒冷地区单体建筑供暖的可行性,可为寒冷地区农村单体建筑的供暖提供一种新途径。

纳米颗粒粒径对太阳能热水系统热性能的影响研究

为研究纳米颗粒粒径对太阳能热水系统热性能的影响,利用TRNSYS软件对海口地区纳米流体太阳能热水系统热性能进行了动态模拟研究。采用Cu-水、Al_(2)O_(3)-水、TiO_(2)-水和SiO_(2)-水4种不同的纳米流体作为系统的换热介质,选取全年和典型天进行仿真模拟,分析了纳米颗粒粒径对太阳能保证率、系统效率、集热器出口温度和系统有效得热量得影响。研究结果表明,随着纳米颗粒粒径的增大,太阳能保证率、系统效率、集热器出口温度和系统有效得热量逐渐降低。当纳米颗粒粒径大小为25 nm时,相比于水,太阳能保证率、系统效率、集热器出口温度和系统有效得热量分别提高了7.18%、7.43%、8.68%和3.84%。而粒径大小为50 nm是一个很明显的分界点,当粒径大于50 nm时,有效得热量的下降速率变的平缓。因此,减小纳米颗粒粒径可以提升热水系统热性能,在设计纳米流体太阳能热水系统时,粒径大小应小于50 nm。

一种可蓄热太阳能睡床结构及性能分析

介绍了一种兼具蓄热与散热两种状态的太阳能供暖用睡床。该睡床的下部为蓄热水箱,可从太阳能集热板获取热量供给睡床。研究了基于该睡床的供暖系统在北京地区的应用情况,并分析了不同状态下床板上表面的散热量与被褥内的温度。结果表明:在全天散热状态下,典型年供暖季集热器效率为37.7%,复合型睡床的有效供热量为4390.2 MJ,太阳能保证率为80.7%;在白天保温-夜间散热下,集热器效率为33.1%,复合型睡床的有效供热量为4441.1 MJ,太阳能保证率为81.8%。

高渗透率下用于改善电能质量的并网光伏陷波滤波器

为了应对光伏系统并网运行对电能质量的劣化影响,基于分数阶陷波滤波器(FONF)的控制提出了一种用于改善电能质量的改进的并网光伏陷波滤波器结构。首先介绍了并网光伏系统的系统配置;然后阐述FONF结构和光伏并网系统FONF控制方法,在FONF中所用积分器的功率可以根据系统所需准确响应进行修改。最后,通过基于IGBT的VSC和dSPACE MicroLabBox(DS-1202)开发了并网光伏系统的模型,验证所提FONF的优越性。

跨季节蓄热太阳能集中供热系统的仿真分析

以天津市某一拟建工程项目为背景,应用TRNSYS(Version 16)软件对系统的长期运行特性进行了模拟,并分析了集热器面积-水箱体积比(A/V)对系统运行的影响;为比较准确地评估系统的蓄热能力,还提出了CSHPSS蓄热效率这一概念,并计算出系统在天津气候条件下A/V为0.2时的蓄热效率值和变化趋势;为分析国内不同气候条件对系统的影响,对同样系统在天津和沈阳两地的太阳能保证率进行了对比。通过系统仿真,得出天津市是比较适宜建设CSHPSS的地区,通过埋地水箱进行跨季节蓄热,在A/V比在0.1～0.4范围内,系统的太阳能保证率在运行的第2年即可达到31%～54%。

基于交互正交试验的热水系统太阳能保证率影响因素研究

为研究太阳能热水系统(SHWS)关键参数及其交互作用对系统性能的影响程度,建立完整的太阳能热水系统模型,采用正交试验法,以太阳能保证率为目标参数,选取集热倾角、集热面积、水箱容积和循环流量为影响因素,通过极差分析和方差分析研究各因素及其交互作用对太阳能保证率的影响程度。研究结果表明,在实际太阳能热水系统设计与优化时,应着重考虑所选4个关键参数和水箱容积与循环流量的交互作用,可以不考虑集热面积与水箱容积的交互作用。可为太阳能热水系统的优化设计提供依据。

西北地区居住建筑太阳能采暖保证率

分析了拉萨、西安和西宁三地居住建筑在不同层数和保温要求组合条件下的采暖负荷;研究了拉萨多层居住建筑热负荷随窗墙面积比变化规律,以及单层传统民居在不同保温状况及有无附加阳光间时的热负荷.结果表明:各地的太阳辐射强度决定地区间的太阳能采暖保证率差别;太阳能采暖保证率随楼层减少、南向窗面积增大而升高.若对拉萨单层传统民居采取保温措施,并设置阳光间,可明显降低主动太阳能采暖集热器面积.

太阳能采暖有效保证率分析

现行规范给出的太阳能采暖保证率是基于连续稳定采暖,未考虑到被动得热引起的过热以及非连续采暖引起的无效用热等问题。因此不适合于间歇运行的太阳能采暖。据此提出兼顾被动有效得热和主动系统非连续供热的太阳能采暖有效保证率,并给出计算方法。通过模拟分析,得到不同地区太阳能有效保证率的取值范围。相比于传统的太阳能保证率,在不同建筑热需求下,太阳能采暖有效保证率均有不同程度的提升,可实现有限太阳能资源最大化利用。

太阳能喷射制冷系统性能模拟及其应用

建立了太阳能喷射制冷系统性能模型,选取我国具有代表性的七个城市研究了太阳能喷射制冷系统的动态性能及其在我国应用的可行性和可靠性。结果表明在我国太阳能资源较丰富和太阳能资源一般地区使用太阳能喷射制冷系统,其平均总效率在0.38-0.5之间,太阳能保证率在0.2-0.55之间,采用这样的系统提供空调可减小空调能耗1/3左右。因此太阳能喷射制冷系统在我国应用其热力性能是可靠的,经济上是可行的。可见太阳能制冷系统在我国具有广阔的应用前景,是值得大力推广的节能与环保技术。

主动式太阳能供暖系统保证率定量分析

目的研究主动式太阳能供暖系统在南墙布置太阳能集热器时,布置率和蓄热水箱容积对太阳能供暖保证率的影响,从而实现太阳能的有效利用.方法以沈阳地区的某住宅为研究对象,采用DeST-h软件建立一个六层的仿真模型,对建筑全年的供暖能耗进行动态模拟,分别计算不同集热器布置率和蓄热水箱容积下的太阳能利用总量,对计算结果进行分析得到太阳能供暖保证率.结果当集热器的布置率达到80%时,太阳能保证率可达到29.56%;当集热器的布置率为30%时,太阳能保证率可达到11.03%.结论在满足建筑条件限制的情况下尽量增大集热器布置率,在满足蓄热情况下尽量选取小容积蓄热水箱,具体可以根据计算出的适宜的蓄热水箱容积选取.

西藏自治区《居住建筑节能设计标准》编制说明

介绍了该标准的编制背景、主要内容、当地居住建筑的节能目标及节能设计的方法。针对该地区太阳能资源丰富的特点,以当地社会自然条件及建筑居住环境的实测调查为基础,提出该地区适宜采用被动式太阳能供暖为主、主动式太阳能供暖和其他供暖方式为辅的供暖方式。标准的节能设计计算采用了规定性和性能化两种方法,引入负荷集热比作为评价建筑节能性能的主要参数。

太阳能主动式采暖实测与分析

通过对一栋位于北京昌平地区的主动式太阳房的全冬季测试数据进行分析,得到了太阳能保证率及其若干重要影响因素,并给出了其辅助热源的合理设计和运行方式。

太阳能热风采暖系统热性能的影响因素研究

提出一种新型的真空玻璃盖板式冲缝型集热器，对由该集热器和蓄热器构成的太阳能热风采暖系统的热性能进行研究。利用热平衡法和频域回归方法，建立太阳能热风采暖系统和建筑的传热数学模型，并经过实验验证，进而以1月份平均太阳能保证率为目标函数，模拟研究集热器和蓄热器的结构参数、物性参数对系统热性能的影响。结果表明，1月份平均太阳能保证率随吸热板发射率和冲缝当量直径的增大而减小；随平均冲缝间距的增大先减小后增大，适宜的平均冲缝间距取值范围为P≥0．08m；随集热器面积和蓄热器体积的增大而增大，但太阳能保证率随蓄热器体积增大而增长的速率迅速降低，适宜的蓄热器体积与集热器面积之比应为0．15～0．26m^3／m^2。