Water, Air Emissions, and Cost Impacts of Air-Cooled Microturbines for Combined Cooling, Heating, and Power Systems： A Case Study in the Atlanta Region

The increasing pace of urbanization means that cities and global organizations are looking for ways to increase energy efficiency and reduce emissions. Combined cooling, heating, and power （CCHP） systems have the potential to improve the energy generation efficiency of a city or urban region by providing energy for heating, cooling, and electricity simultaneously. The purpose of this study is to estimate the water consumption for energy generation use, carbon dioxide （CO2） and NOx emissions, and economic impact of implementing CCHP systems for five generic building types within the Atlanta metropolitan region, under various operational scenarios following the building thermal （heating and cooling） demands. Operating the CCHP system to follow the hourly thermal demand reduces CO2 emissions for most building types both with and without net metering. The system can be economically beneficial for all building types depending on the price of natural gas, the implementation of net metering, and the cost structure assumed for the CCHP system. The greatest reduction in water consumption for energy production and NOx emissions occurs when there is net metering and when the system is operated to meet the maximum yearly thermal demand, although this scenario also results in an increase in greenhouse gas emissions and, in some cases, cost. CCHP systems are more economical for medium office, large office, and multifamilv residential buildings.

Operation Strategy Analysis and Configuration Optimization of Solar CCHP System

This paper proposed a new type of combined cooling heating and power(CCHP)system,including the parabolic trough solar thermal(PTST)power generation and gas turbine power generation.The thermal energy storage subsystem in the PTST unit provides both thermal energy and electrical energy.Based on the life cycle method,the configuration optimization under eight operation strategies is studied with the economy,energy,and environment indicators.The eight operation strategies include FEL,FEL-EC,FEL-TES,FEL-TES&EC,FTL,FTL-EC,FTL-TES,and FTL-TES&EC.The feasibility of each strategy is verified by taking a residential building cluster as an example.The indicators under the optimal configuration of each strategy are compared with that of the separate production(SP)system.The results showed that the PTST-CCHP system improves the environment and energy performance by changing the ratio of thermal energy and electric energy.The environment and energy indicators of FEL-TES&EC are superior to those of FTL-TES&EC in summer,and the results are just the opposite in winter.The initial annual investment of the PTST-CCHP system is higher than that of the SP system,but its economic performance is better than that of the SP system with the increase of life-cycle.

区域供冷系统经济性分析

根据冷源的不同居住区实行区域供冷可分为冷电分产和热电冷联产。以某住宅小区为例,对居住区实行区域供冷不同系统的经济性从初投资和运行费用两个方面进行了分析,为正确的进行区域供冷的冷源选择提供参考。

考虑二氧化碳排放的冷热电联供系统的容量配置

节能减排已被纳入国家经济社会发展规划之中。冷热电联供CCHP(combined cooling,heating and power)系统因其高效、碳排放量少而被广泛应用。针对多种发电单元的CCHP系统容量配置问题,建立了综合考虑二氧化碳排放量、系统总成本的规划模型,并采用CPLEX优化软件求解。采用Energy Plus软件模拟计算某宾馆的全年逐时冷、热、电负荷,仿真分析4种不同CCHP系统的容量配置方案,以及不同权重系数对系统容量配置的影响。最后对系统容量配置关于天然气价格和电价的灵敏度进行分析。本研究内容为CCHP系统的规划提供了一定的理论支持。

热电冷三联供系统的节能性分析

随着经济的不断发展、全球变暖、环境污染,以及能源需求量的日益增加,实现节能和环保的共同发展已成为人们的共同目标。以清洁、高品质能源天然气为燃料的热电冷三联供系统由于使用了吸收式制冷机组,因此,该系统在节能和环保方面具有显著优势,受到了越来越多的人关注。利用制冷系统的当量热力系数和燃汽轮机的总能耗,对热电冷三联供系统进行了节能分析,证实了热电冷三联供系统比热电联产冷分产系统更加节能和环保,这有利于社会经济的可持续发展,更有利于保护环境和节约能源。

某固态功放设备的强迫风冷散热设计

通过对某发射机用固态功放的热设计,阐述了在设备强迫风冷热设计中的设计思路,介绍了结合式鳍片散热器在设备热设计中的应用,以及独立式风道的结构形式,并通过热测试验证了设计的合理性。

热电冷联产系统的能耗分析

利用系统论的方法，以整个热电冷系统为分析对象，避开了热电厂节能好处归电还是归热的争论性问题，提出一个比较联分产系统能耗的特性指标，即一次能耗节能率。在此基础上，对三种典型循环汽机进行了详细的模拟分析，所得结论具有一定的理论和工程指导意义。

热管在核电工程中的应用

概述了热管在空间核电源、核废料冷却、事故条件下安全壳的保护等方面的应用情况，并提出了将热管应用于核电工程中的蒸汽发生器。介绍了国内外针对这些应用所进行的开发研究工作。已有的研究工作表明：根据不同的温度范围选择适当的热管壳体材料、工作介质和吸液芯结构，经过仔细的设计、必要的实验和精良的制作。

矿井热源分析及降温技术研究和发展

矿井热源分析及降温技术对深井开采有重要意义。从矿井巷道内岩体放热、矿石氧化放热、机电设备放热、井下热水放热及局部热源放热5方面分析煤矿热害来源。将矿井降温技术分为传统降温技术和现代降温技术2大类型,评述各降温技术原理、特点及应用现状。机械制冰降温仍然存在运冰和融冰技术难题。机械制冷水降温技术应用成熟,已经成为现行矿井降温的主要手段;瓦斯发电制冷降温技术有机地结合了煤矿瓦斯排放和治理井下热害问题,实现了能源的合理利用;分离式热管降温技术适应大型化换热设备,冷、热流体完全分隔开,且系统循环不需要外加动力。另外,提出了现行矿井降温技术的一些改进方法及研究趋势。

基于热管输热的矿井地热危害控制试验研究

我国矿山资源需求增大,矿井开采深度不断加深,井下地热危害日趋严重,影响了矿井安全生产。针对现有热害控制技术存在深层矿井工作面降温效果不明显,无法有效控制井下热害的问题,利用热管的高效传热特性,建立了采用动力型热管的热害控制系统并搭建了试验平台,用以模拟井下热源环境以及系统热量、冷量传递输运过程。结合矿井实际环境,测试分析了动力型分离式热管降温系统换热的影响因素。结果表明:在蒸发器和冷凝器迎风风温36.5℃和18℃、冷凝器风速3 m/s、溶液泵频率20 Hz、充液率51%的条件下,蒸发器的吸热量随着风量的增加而升高;在蒸发器迎风风温42.8℃、风速2 m/s、冷凝器风温18.8℃、风速3 m/s、溶液泵频率20 Hz的条件下,最佳充液率取值区间为51%~60%;蒸发器各参数不变,当冷凝器迎风温度为16.5℃、风速为2.5 m/s、充液率为67%时,换热量随着溶液泵频率的增加先升高后稳定不变;两换热器距离为4~10 m时,温度和风速变化对系统换热效率影响很小。研究结果反映出动力型分离式热管降温系统可有效改善深井工作环境,使井下高温热害得到有效控制。

热泵与动力热管复合的深井热害控制试验研究

随着矿井开采深度的日趋增加,井下高温热害越来越严重,现阶段应用于矿井中的降温措施主要有非机械式制冷技术和机械式制冷技术,部分方法简单易操作但是降温效果不佳,部分方法降温效果良好但是受地势影响较大且安装成本高。提出并研究了高效制冷和远距离传热的热泵与动力热管复合系统。通过搭建试验平台,模拟井下工作环境,在不同热管长度条件下进行试验和测量,研究了不同长度对系统换热性能的影响。结合实际情况,分析了热泵与动力型分离式热管复合系统用于井下降温时在设计上和性能上的优势,明确了该系统在矿井中应用的可行性。研究表明:系统换热量随着蒸发段温度的升高或冷凝段温度的降低而增加;系统驱动温差越大,换热效率越高,同时所提出的试验系统可以在驱动温差为0或者蒸发段温度低于冷凝段温度时正常使用;工质循环动力泵流量增大,系统换热量先增大后保持不变,系统管路越长到达稳定值需要的动力泵流量越大,管路沿程损失对系统性能有一定的影响。

含热管冷却的核电安全壳自然对流传热模拟

为了提高核电安全壳固有的安全性,设计了一种使用分离式热管的核电站安全壳非能动冷却系统。采用计算流体力学方法对安全壳小比例模型进行了三维数值模拟,得出了含有分离式热管非能动冷却系统的安全壳内的温度场和流场分布特性。结果表明:含分离式热管非能动冷却系统的安全壳内可形成以安全壳底部为热源、分离式热管蒸发段为冷源的自然对流循环;安全壳内高热源上方空间内的速度梯度相对于低热源附近的较大,这是由流体浮升力大小不同所导致的;安全壳内的蒸发段中,换热管热流密度随排数由外向内逐渐增大,各排蒸发管间的对流换热能力相差最大为7%。

燃气冷热电三联供系统节能性与经济性分析

燃气冷热电三联供(CCHP)系统作为分布式能源的一种,基于能量梯级利用思想,能够向用户提供电、热、冷多种能量,具有节能、经济、环保、安全可靠等多方面的优势。选取天然气发电、燃气锅炉供热、燃气发电制冷的分供系统为比较基准,通过建立数学模型,对CCHP系统与分供系统的节能性与经济性进行了分析对比。结果表明:要提高CCHP系统的节能性,除了选用较高发电效率的动力装置之外,根据余热形式及特点,合理选取高效的余热回收装置,充分利用发电余热,提高系统供热效率是关键;此外,根据负荷特点等因素合理确定系统运行模式也有助于提高系统节能性。分析了气电价比等因素对CCHP系统经济性影响,并对该系统的进一步发展提出了建议。