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.

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.

Field experiment on coalmine heat disaster governance using cold source from surface water

Regarding the lack of cold source for underground cooling systems from either mine inflow or return air, field experiments were taken in a high temperature deep coal mine with abundant cold source from surface water. Taking Sanhejian coal mine as an example, this paper introduced the technology scheme of heat disaster governance using surface water cold source. The paper presents the basics of this field experiment at the beginning, following by the design and site layout of the cooling system including the analysis and calculation of cold source. Numerical calculation method is also applied based on the operation parameters to simulate the influence to the surface river ecosystem. The results suggest that the temperature of surface water shall be lower than 34 ℃ after heat exchange, and when more cooling capacities are needed in the future, increasing the water flow is more favorable than increasing the cooling range of water, which is better for the ecological environment protection,

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.

Air-sea fluxes of heat and momentum over the Yellow Sea during cold air outbreaks

The impact of sea surface waves on air-sea fluxes of heat and momentum over the Yellow Sea caused by cold fronts during cold air outbreak(CAO)events is investigated through numerical experiments with a FVCOM-SWAVE(Finite-Volume Coastal Ocean Model-Surface WAVE)wave-current coupled model.Two typical types of cold fronts,i.e.,those respectively from the north and from the west,are simulated and compared to each other and with monthly mean.During cold seasons,currents in the Yellow Sea are weaker than that during warm seasons.As a result,waves show a more prominent impact.The numerical simulations suggested that both the heat and momentum fluxes are significantly enhanced during CAO events;and they could be a few times larger than the monthly average of a five-year mean.The enhancement is highly sensitive to the features of CAOs.Specifically,it depends on the cold front orientation,intensity and evolution.One mechanism that strengthens the two fluxes is via sea waves.For the CAOs that are studied,an increase in sea wave height by 50%can double the maximal momentum flux,and cause an increase in heat flux by 10-160 W/m^2.

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。

温和地区某数据中心暖通工程设计

文章主要介绍位于温和地区贵阳某数据中心暖通空调工程的设计,设计内容包含数据中心的负荷计算、机房区和其他区域空调系统设计、气流组织设计及模拟,冷热源选择,气灭后通风系统设计、水系统设计以及暖通空调系统的运行策略。冷热源方案充分考虑温和地区气候和资源条件,过渡季节和冬季条件允许时通过冷却塔利用自然冷源,夏季使用中温冷水机组提供冷水和数据机房设置热通道封闭等节能技术,整体降低空调系统的能耗,数据中心电能利用率(PUE)为1.39。

基于?分析的热电联产能耗一致性评价方法

现有热电联产能耗评价“好处归热”或“好处归电”,将节能效益单一划分给发电或供热,不能合理反映热、电两种能量的品位差异。为弥补上述不足,将蒸汽划分为凝汽流和供热流,把循环?损失依据产生根源分摊到发电和供热上,通过?分析建立电、热产品定量统一表征方法和电热能耗一致性表达式。用能质系数简化动态过程计算,将基于?分析的热电联产单耗分析模型拓展至描述电热能耗的时空分布。通过实际案例验证新算法合理性。结果表明:供热流向热网水释放的?与循环?损失构成供热量;热电联产通过回收冷源?供热和能质匹配实现发电侧和供热侧节能。能耗一致性评价方法可合理反应电热两种产品的能量品位,揭示热电联产发挥节能潜力的途径。

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。

应用埋式毛细管网换热器的海水源热泵系统适用性研究

海水源热泵系统面临着生物附着、管道腐蚀、严寒天气换热器结冰等问题,影响其性能系数。将材质为PP-R的毛细管网换热器埋置于海床砂土中的海水源热泵系统能够有效避免以上问题。基于能耗模拟数据,对比了海水源热泵系统、空气源热泵系统和冷水机组+燃气锅炉系统的经济性和环保性。结果显示,应用埋式毛细管网换热器的海水源热泵系统的经济效益和环保效益均为最优。系统运行20年,海水源热泵系统的全寿命周期成本为459.5万元,最小年费用为46.8万元,建筑生命周期内其单位面积的碳排放量比空气源热泵系统低10%,比冷水机组+燃气锅炉系统低21%。本研究使消费者对该热泵系统有了更深的了解,为推广此应用提供数据支撑。

严寒地区太阳能-土壤源热泵复合系统运行特性研究

在极端寒冷区域通过增加辅助供热手段即引入太阳能,巧妙利用过渡季节的太阳能资源对土壤进行预热储存,进而在冬季时增强系统整体的运行效率与能源利用率,从而应对土壤源热泵系统在极端寒冷区域因为面临冷热负荷显著失衡导致系统的能效直接被削弱的问题。负荷模拟研究案例选定沈阳市一幢典型3层办公建筑,采用瞬态系统模拟软件计算15年全生命周期内太阳能-土壤源热泵复合系统的运行特性。该系统会有效提升土壤温度,冬季系统COP增幅6.7%,全年增幅3.8%,验证了通过蓄热方式减少地埋管数量的可行性。为降低系统总成本,对太阳能集热器面积和地埋管数量进行匹配及优化,提出了不同集热器和地埋管成本的最优组合,给出适用于严寒地区的土壤源热泵系统并应用于严寒地区土壤源热泵系统的方法与策略。

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。

基于ABAQUS的钛合金管板焊接过程模拟仿真

针对蒸汽发生单元钛合金管板焊接过程中焊接变形预测与控制问题,开展了焊接过程有限元仿真研究。基于顺序耦合的热弹塑性有限元法,采用ABAQUS对典型管板结构进行了不同焊接顺序下的焊接仿真分析,利用校核后的组合热源定义热流密度函数,计算得到焊接温度场、应力场及变形。结果显示,采用高斯热源与椭球体组合热源可以较为精确模拟熔池形貌,管板焊缝区域存在应力集中,且应力峰值位于管板被夹持区域,大小为631.2 MPa,超过材料屈服极限。单个环焊缝在不同路径下的应力分布因受到周围焊缝热输入的影响而出现复杂波动。采用从上至下的对称焊接顺序可以有效减小焊接变形量,最大变形量降幅可达24.3%,为后续工艺优化提供了参考依据。

跨季节土壤蓄冷-土壤源热泵系统长期运行特性实验研究

为解决土壤源热泵在长期运行条件下土壤热失衡导致的运行效率下降问题,针对夏热冬冷地区的特点,提出一种利用室外风机盘管将冬季或过渡季室外空气中的冷量存储于土壤中的跨季节蓄冷-土壤源热泵系统。利用地埋管换热系统的相似模型实验台,进行了系统运行3年的供冷、供暖、蓄冷工况实验,综合分析了埋管进出口水温、气温、土壤温度、土壤及埋管换热量、单位埋深换热量等参数,研究系统的长期运行特性。研究显示:3年的土壤平均温度分别上升0.14℃、0.22℃、0.20℃,总体来说升高幅度较小;蓄冷时的室外气温越低、土壤与室外空气的温差越大,蓄冷效果越好;埋管进出口平均温差、土壤平均温度变化、土壤换热量、埋管换热量、单位埋深换热量的大小关系一致。研究结果表明,跨季节蓄冷维持了土壤的长期热平衡,系统的长期运行效果较好。

基于AHP-CRITIC的集中空调冷热源系统用能画像分析

近年来,随着集中空调系统的应用日益普及,空调能耗呈增长趋势。空调能耗在建筑运行能耗中占据较大的比重,一个合理的集中空调系统能够有效地降低建筑对能源的需求。为此,本文构建了集中空调冷热源系统用能特性评价指标体系。从冷/热能利用、电能利用、系统能效及碳排放特性4个方面构建了相应的评价指标,建立了包括目标层、准则层和指标层的指标综合评价体系。利用层次分析法(AHP)与客观权重赋权法(CRITIC)确定了指标权重并计算了综合用能特性分值,建立了集中空调冷热源系统用能画像。以某办公楼集中空调冷热源系统为例,得到了其夏季工况和冬季工况的用能画像结果,验证了所提方法的有效性。

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。

严寒地区跨季节蓄热型太阳能-地源热泵系统研究

土壤热失衡问题会导致热泵性能下降.为解决这一问题,以大庆市某办公建筑为例,利用瞬态系统模拟软件TRNSYS对跨季节蓄热型太阳能-地源热泵系统进行采暖及制冷10年的数值模拟.结果表明:太阳能-地源热泵系统其土壤初始温度降为4.50℃,而跨季节蓄热型太阳能-地源热泵系统的土壤温度升到6.63℃.同时,太阳能-地源热泵系统的热泵平均COP为3.2,跨季节蓄热型太阳能-地源热泵系统的热泵平均COP为3.28,同比上涨2.5%.此时总耗电量减少4.44%,全年运行费用降低了5.54%,费用年值减少了1 257.69元.由此可见,跨季节蓄热型太阳能-地源热泵系统不仅可以有效缓解土壤热失衡问题,还能提高寒区地源热泵的性能并且减少能耗,经济性能好.

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。

钛合金板翅式结构双热源真空钎焊过程热流耦合仿真研究

本文构建了电阻生热与辐射加热双热源耦合作用下的钛合金板翅结构真空钎焊过程热-流耦合模型,对比分析了单热源与双热源温度场的差异性,探明了双热源作用下的钛合金板翅结构真空钎焊过程温度场分布与钎料流动规律。结果表明,板翅式结构外侧区域温度高,中心区域温度低,双热源作用下板翅构件表面温度较高。这是由于热传导传温效率更高,双热源作用下板翅结构的升温速率更快。整个加热过程中,单热源加热的板翅结构温差最大约155 K;在双热源作用下,板翅结构温差最大约70 K。因此,在辐射-电阻双热源的共同作用下工件的温度均匀性得到了明显改善。钎料流动分布同温度场分布相似,温度越高钎料熔化越充分,流动性越好。

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。