Optimization of Selecting Air Conditioning Cold/Heat Sources with Grey Relation Analysis

Selection of air conditioning（AC） cold/heat sources generally concerns about certain aspects and cannot reveal the whole profile of the problems. Grey relation analysis （GRA） is a data processing method to categorize the correlation extent of compared sequences and a certain reference sequence in a system with uncertain information. It is applied to evaluating and selecting AC cold/heat sources from four main aspects, which are technology, economy, reliability, and operation and management. Case study shows that the result for selecting AC cold/heat sources with the GRA method can be more reasonable and convincible. Thus it offers a new approach for designers in heating, ventilating and air conditioning field to compare and evaluate different AC cold/heat sou rces.

Thermal partition of two asymmetric discrete heat sources by cold air curtain

A partition solution implemented by a cold air curtain for two asymmetric discrete heat sources in a twodimensional rectangular enclosure was numerically studied. Main attentions were focused on the effects of Reynolds number, Grashof number, separation distance between heat sources, and buoyancy ratio. It is found that the airflow and heat transfer are not only determined by governing parameters, but also affected by boundary conditions. It is also found that nearly symmetry of flow structure corresponds to nearly thermal partition, and the symmetry can be enhanced when Reynolds number, separation distance and buoyancy ratio increase. In addition, it is observed that there is a minimum Reynolds number for obtaining nearly thermal partition, which increases when Grashof number increases.

Field experimental study on the cooling effect of mine cooling system acquiring cold source from return air

With the increase of mining depth, more and deeper coal mines are limited by heat disaster. The cooling energy in deep mine cooling system comes from mine water inrush or ground cooling tower, but we cannot adopt the two methods because mine water inrush in many old coal mines in China is limited. What is more, the cooling pipelines cannot be put in narrow pit-shaft. To settle the problem above, according to the characteristics of Zhangxiaolou Coal Mine, this paper adopts the deep mine return air as the cooling energy for deep mine cooling system. In addition, we carried out cite test to extract cold energy from return air. Through monitoring the water quantity, water temperature of cooling system and air temperature, we got the thermodynamic equilibrium parameters during the cooling energy acquisition analysis and the effect of cooling system that the temperature and humidity on working face are respectively reduced to 8-12 ℃ and 8-15% through cooling. This research offers experimental reference for deep mine cooling which lacks cooling energy.

Characteristic studies of heat sources and performance analysis of free-cooling assisted air conditioning and ventilation systems for working faces of mineral mines

High temperature heat hazard at mineral mine becomes more and more serious as the increase of mining depth.Heat sources at working faces of mineral mines are complex and are of different characteristics,presenting new challenges for air conditioning systems.In this paper,heat sources at four types of working faces are summarized and their characteristics are investigated.Based on this,simplified equations,which are linear with length of working faces,are proposed to calculate heat dissipation rates.So that the main heat sources of different working faces can be found,and cooling load of air conditioning systems can be calculated.Then,considering main heat sources of coal mines,a typical working face is designed to investigate performances of different ventilation systems and air conditioning systems.Simulation results show that segmented ventilation systems(SC)and heat shield assisted centralized ventilation systems(CCHS)can realize much better temperature distributions at working faces.However,cooling load can be greatly reduced for CCHS,when untreated air is supplied to the coal seam side.Based on this,free cooling assisted air conditioning systems are designed,and annual average energy efficiency ratio(EERann)of the systems are investigated and compared between direct evaporate cooling and indirect evaporate cooling(IEC).For SC,as compared with scenarios without free-cooling,IEC can increase EERann by 15%-23%and 22%-32%under Benxi and Datong ambient conditions,respectively.Besides,to ensure high EERann,CCHS is preferred and it is essential to increase thermal insulation of air ducts.

严寒地区空气源热泵耦合电磁能系统模拟运行研究

目的 为了促进空气源热泵耦合电磁能供热系统在严寒地区住宅建筑中的应用,研究该系统的运行性能和稳定性。方法 以沈阳地区某住宅建筑为例,应用Trnsys软件建立了空气源热泵耦合电磁能供热系统仿真模型,并用实测值对模型进行了验证;深入探讨空气源热泵耦合电磁能供热系统在供热期的运行特点,并与空气源热泵和电磁能供热系统分别进行比较。结果 空气源热泵耦合电磁能供热系统模型可靠,相对误差可以控制在15%以内;在供热期,室内平均温度可保持在17.97~21.84℃;空气源热泵耦合电磁能供热系统比电磁能供热系统的COP提高了59.17%,空气源热泵耦合电磁能供热系统CO_(2)减排量比空气源热泵和电磁能供热系统分别提高1.47%和59.50%。结论 空气源热泵耦合电磁能供热系统运行和COP变化更为稳定,系统环境效益更佳,室内热舒适性更高。

某超高层建筑空调冷源系统技术经济性分析

对于超高层建筑,其常用的空调系统为传统的空调水系统形式,以位于深圳的某超高层建筑为研究对象,基于超高层建筑的空调水系统需要竖向分区的特点,以常规集中式系统和竖向分布式系统为研究对象,探讨了这两种系统形式空调冷源的设备配置、初投资、运行费用、土建需求和竖向运输等方面的内容,得到了该超高层建筑适宜采用竖向分布式系统的空调冷源方案。

基于蓄热装置辅助的燃料电池电动车供暖系统动态仿真

为了辅助燃料电池车辆预热,提升燃料电池在低温下的冷启动速率以及降低电动车能耗,该文提出了一种基于热泵和蓄热装置联合的燃料电池电动车供暖方案,并开展了燃料电池车辆系统动态仿真研究,对比了有无蓄热装置辅助的系统对车辆运行过程的影响。结果表明:在寒冷运行环境下,蓄热装置可确保驾驶循环工况下循环冷却液热量来源的连续性,相较于无蓄热装置的热管理系统,热泵和蓄热联合供暖方案可使空调系统能耗下降26%;利用蓄热装置辅助的供暖系统能够改善燃料电池电动车的冬季冷启动特性,优化车辆电池系统的热管理。

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。

融霜工况影响下空气源热泵机组频率控制系统

空气源热泵机组在融霜工况下,由于外部环境温度低,机组内部的水箱和管路可能会结霜,导致传热效率下降、能耗增加,使得频率控制不精准。为此,设计融霜工况影响下空气源热泵机组频率控制系统。设计PLC频率控制结构、频率控制中央处理器与PID控制阀门,联合控制热源侧水泵变频。计算机组结霜量,获取换热器的有效集热量。基于分段调节思想,利用计算机调整侧水泵出水量和调节参数,计算融霜启动调频速度。由实验结果可知,所设计系统在不同融霜工况下控制效果与实际最为接近,控制结果误差最大仅为0.1 Hz,能够实现精准控制频率。

基于决策树算法的冷冻水系统优化运行研究

以四川省成都市某办公建筑空气源热泵中央空调系统为研究对象,针对冷冻水系统制定夏季供冷工况下变冷冻水供水温度与变冷冻水流量相耦合的优化运行策略。首先依据运行数据确定出建筑负荷的主要影响因素;其次结合影响因素依据建筑负荷建立决策树算法,将系统运行工况分为7类;最后整理出每种分类工况下空调系统能效COPsys的分布情况,并以COPsys最高时对应的冷冻水供水温度和冷冻水泵设定频率作为该工况下最佳设定参数。结果表明:以上一年度的运行条件为基准,使用该运行策略在保证室内环境舒适度要求的前提下,夏季可以节约33%左右的电量,有效提升了中央空调系统的运行效率。

夏热冬冷地区空调冷热源配置的多目标优化

为实现“双碳”背景下清零建筑直接碳排放的目标,夏热冬冷地区建筑空调冷热源越来越多地采用空气源热泵加水冷式冷水机组的复合架构。其中,空气源热泵冬季供热,夏季与水冷式机组共同供冷。由于空气源热泵供冷能效较低,提高水冷式机组容量配置,尽可能使之分担更多的冷负荷,有利于降低系统供冷能耗,但系统投资也将随之上升。因此,有必要研究复合架构下空调冷热源配置的综合优化方法。利用层次分析法,计算空调冷热源系统的节能性、环保性、经济性、节材性等不同目标维度的权重,建立空调冷热源的综合优化目标函数。设计空调冷热源配置的优化流程,并以上海某办公建筑为例进行分析。结果表明,随着水冷机组容量的增加,空调冷热源系统的全年能耗降低,耗材生产能耗、折算年费上升,而碳排放呈先降后升的规律。多目标优化方法可以更好地实现各项指标之间的平衡,为相关研究及实际项目决策提供参考。

阵列低环温空气源热泵外流场模拟研究

建立了无墙面阻碍和有墙面阻碍情况下低环境温度空气源热泵六列四行的阵列物理模型,对以261.15 K为名义工况下的空气源热泵外环境流场进行三维数值模拟。对比研究不同水平风速下蒸发器换热面入口空气温度和换热量,分析冷风回流现象对低环温空气源热泵传热性能的影响,指出最恶劣工况机组的位置。环境风存在阻碍风机出口冷空气的扩散,使风机出口偏转角增大,导致冷空气在风机上部堆积,阵列内部以及背风侧的机组冷风回流现象更加明显。结果表明:当机组横向间距为0.6 m时,水平风速分别从0 m/s增至5 m/s,阵列机组最低入口空气温度比环境温度低2.44~3.69 K,平均换热量下降1%~6.2%,平均入口空气温度比环境温度低0.78~1.57 K;当机组距墙间距为0.6 m时,水平风速分别从0 m/s增至5 m/s,阵列机组最低入口空气温度比环境温度低3.51~4.14 K,平均换热量下降5.9%~11.5%,平均入口空气温度比环境温度低1.29~1.98 K。在此基础上对不同横向间距、不同距墙间距下阵列空气源热泵进行模拟,结果表明:增大横向间距或距墙间距均能改善阵列低环温空气源热泵机组的换热。当横向间距增至1.2 m,阵列机组平均换热量可达原来机组换热量的96.5%以上;距墙间距增至1.2 m,阵列机组平均换热量可达原来机组换热量的91.3%以上。横向间距或距墙间距为1.2 m为较好安装间距。

地埋管换热系统改造项目关键技术节点施工工艺研究

天津某管业公司建筑原采用常压燃气热水锅炉供热和分体式空调供冷,现拟以浅层地热能为基础能源对原供热制冷系统进行改造,施工前首先通过现场岩土热响应试验、地下管线探测等查明施工场地岩土体结构和换热能力,掌握地下综合管线的分布,并对建筑单位冷热负荷指标校正。重点阐述地埋管换热系统施工过程的关键技术节点,即竖直换热孔钻进、下管、回填及水平管线连接等,为类似改造项目提供参考。

基于制冷季逐时能耗模拟的地铁车站冷源方案分析方法

提出了一种综合室外典型年逐时气象参数、列车发车对数、客流量变化等因素,在制冷季逐时负荷基础上进行能耗模拟的冷源方案分析思路。首先建模计算得到地铁车站制冷季逐时空调负荷,然后基于逐时室外气象条件修正冷水机组的实际性能。以某地铁车站公共区为例,对水冷螺杆式冷水机组和水冷涡旋式模块化冷水机组2种空调冷源方案进行了对比。结果显示,虽然水冷螺杆式冷水机组的额定COP高于水冷涡旋式模块化冷水机组,但针对该地铁车站的负荷特点,采用水冷涡旋式模块化冷水机组方案制冷站年能耗比采用水冷螺杆式冷水机组方案低11.6%。

双碳背景下基于某项目的地下水冷热源方案探讨

结合某工程项目附近有大量地下矿坑水的实际情况,比较分析中央空调水系统(冷水机组+热水锅炉)、地下水源热泵空调系统、水源多联机空调系统及空气源多联机空调系统这4种常见空调形式在本项目中的适用性与可行性。借助设计分析软件对项目建筑进行负荷计算、机房提效寻优、建模并模拟制冷运行工况,基于供暖运行负荷及运行时间计算冬季系统运行费用;通过动态年值和运行阶段碳排放分析,结果表明:在有低品位能源可利用的前提下,水源多联机空调系统方案的经济性和碳排放强度具有明显优势。

工业园区中央空调蓄冷蓄热数字模型应用研究

工业园区中,中央空调系统负荷一般为最大负荷,其冷、热、气等多重负荷汇集,耦合程度高,园区综合能源系统不能忽视其系统性作用。本文针对工业园区中央空调系统的设备单元,构建蓄冷蓄热数字模型,并将数字模型应用于实际中央空调系统,从而实现园区空调系统的经济运行,提高园区综合能源利用效率。

武汉某国际商务区暖通空调冷热源工程设计

武汉某国际商务区江水源能源站项目被评为湖北省2019年建筑节能示范工程,本文对该项目的暖通空调冷热源工程设计进行了介绍,阐述了采用可再生能源——江水为冷、热源、利用热泵技术为商务区提供空调用冷、热水的方案,介绍了冬季供冷的四管制设计思路,同时对空调水系统进行了设计,阐述了采用二次泵+一次泵变流量设计的合理性等;设计内容可为大规模商务区集中供冷供热的暖通空调冷热源系统设计提供参考。

周口市平粮台古城遗址博物馆空调系统设计

本文分别从室内外设计参数、空调冷热源选择与设计、空调末端设计、空调系统自动控制和通风系统等几个方面介绍了周口市平粮台古城遗址博物馆空调系统设计,分析了该项目空调系统设计主要特点,为对室内温湿度有特殊精度要求的同类型博物馆、展览馆等建筑提供设计参考。

公共建筑空调冷源能耗特性及光电协同减碳效果研究

充分利用可再生能源是实现建筑节能减排的关键,其中建筑光伏受到社会普遍关注。本文针对夏热冬暖地区公共建筑,以某图书馆为例,建立了空调冷源及屋顶光伏系统TRNSYS仿真模型,对冷源系统能耗及光伏系统发电进行模拟。结果显示,在空调典型日,冷源系统运行功率需求与光伏发电供给两者具有较好的匹配性;在夏季空调运行时段,建筑光伏发电用于冷源系统的自给率达68%,碳排放量减少657.71 t/a。建筑光伏能被空调冷源有效消纳,减排效果显著。

体育场馆建筑空调系统运行评价与优化

在“双碳”目标背景下,建筑能效提升工作备受关注。基于上海某体育场馆建筑空调系统实际运行监测数据,对空调系统运行进行分析、评价、诊断及优化。结果表明,空调系统运行中风冷热泵机组能耗占90%,水泵占10%。风冷热泵机组平均COP为3.01,水泵输送系数平均值为23.9。热泵机组进出水平均温差为3.2℃,系统平均温差仅为1.5℃,远低于设计温差。系统的循环水量远大于实际需求,通过水泵优化控制可实现水泵能耗降低64%。风冷热泵机组负荷分配与台数优化控制可使能耗降低6.7%,水冷变频离心机组负荷分配优化与台数优化控制可使能耗降低8.9%。相比风冷热泵机组,优先运行水冷变频离心机组可减少空调系统能耗36.9%。