Experimental Investigation on System with Combination of Ground-Source Heat Pump and Solar Collector

This paper presents the heating performance and energy distribution of a system with the combination of ground-source heat pump and solar collector or a solar-assisted ground-source heat pump system (SAGSHPS) by calculation and experiment.The results show that the average absolute error is less than 0.6 ℃ and the relative error is less than 5% under the pulse load when the analytical solution to the 2-D solid cylindrical source model is used for the SAGSHPS.The coefficient of performance (COP) of the SAGSHPS is 2.95-4.70.The average fluid temperature in the borehole heat exchanger can increase by 3 ℃ with the assistance of solar collector,which will improve the COP of the heat pump by approximately 10% from the experimental data.The energy contributions to the total heating load of soil,electricity and solar are 56.30%,36.87% and 6.83%,respectively.

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。

夏热冬冷地区办公建筑空气源热泵与太阳能复合供暖系统运行特性

为推进高效节能供暖方式,缓解夏热冬冷地区集中供暖时能源限制问题,以成都典型办公建筑为例,结合当地气候和建筑特点,在太阳能资源基本处于三类地区的条件下,提出以空气源热泵(ASHP)为主、太阳能光热光电为辅的高效复合供暖系统。利用TRNSYS、Dest等数值模拟软件,建立此复合供暖系统仿真模型,分析夏热冬冷地区供暖季复合热泵系统的运行特性。结果表明:以空气源为主、太阳能为辅的复合热泵系统,可实现热量和电力的补给,不仅可以改善热泵运行性能系数COP,还可以确保电池保持较高的光电转换效率;与太阳能供暖系统相比,可避免太阳能供暖系统的运行不稳定、舒适性较低等问题;与传统的ASHP系统相比,复合供暖系统的制热性能系数提高了44.0%,能耗降低了28.9%,且每年可减少碳排放28.9%。

基于Transys的太阳能-空气源热泵复合供暖系统优化分析

以西安市周边地区农村住宅为研究对象,基于瞬时系统模拟仿真程序(Trnsys)软件对太阳能-空气源热泵复合供暖系统进行模拟仿真,研究不同集热器倾角和不同蓄热水箱体积对热泵供热量、集热水箱供热量、热泵能耗、系统能耗和性能系数(COP)的影响。结果显示:在最优倾角55°和最优蓄热体积25 m^(3)的条件下,太阳能与空气源热泵复合系统在11月15日至3月15日之间的系统能耗最低,为75394 kWh。其中,空气源能耗为74573 kWh,热泵COP为3.467,系统COP为3.98。研究结果为太阳能-空气源热泵复合供暖系统的设计及优化提供参考。

应用于学校建筑的跨季节蓄热太阳能-土壤复合热泵系统运行特性试验研究

对在北京一所小学建立的跨季节蓄热太阳能-土壤复合热泵系统进行为期约一年的试验研究,重点分析太阳能集热系统的运行特性和土壤蓄放热效果,以及二者联合运行时对土壤热平衡的影响。结果表明,在现有运行策略下,太阳能蓄热水箱在过渡季、供热季和制冷季的进、出水温度呈现出不同的变化规律。试验期间,太阳能集热系统的净蓄热量为44 909.02 MJ。二者联合运行工况下,土壤吸排热的不平衡率由单一土壤源热泵的77.95%降低为67.69%,采用太阳能跨季节蓄热可以补充一部分热量,但无法完全解决土壤的热平衡问题,这是由本系统夏季实际运行时间过短、冬季实际运行时间过长造成的。

蓄能型太阳能热泵系统中复合材料蓄热过程研究

设计了一种分季节蓄能型太阳能热泵热水系统,集太阳能集热容器、相变储能容器、热管于一体,利用Fluent软件对蓄能型太阳能集热器开展了数值模拟,使用Solidification/Melting和VOF模型模拟癸酸/62#石蜡复合相变材料蓄热过程,并采用Boussinesq近似法考虑了自然对流的影响.结果表明,在集热器内只充灌单一相变材料不能满足不同季节蓄能型热泵系统的供热水需求.由癸酸和62#石蜡组成的复合相变材料在蓄能过程中出现了两个相变温度,分别在32.66℃和59.45℃,可以满足本系统不同季节的蓄热需求.蓄热过程中,由于癸酸和62#石蜡本身密度差以及浮升力的影响,真空管纵向截面出现了温度分层现象.结果可为复合相变储能材料的推广应用提供可靠的理论依据.

土壤源热泵复合系统太阳能集热器面积的选择方法

针对以太阳能集热系统恢复埋管周围岩土温度的土壤源热泵建筑供暖的复合系统,研究该系统太阳能集热器面积的合理选择方法。在西安市气候条件下,针对10000 m^2的住宅建筑面积,应用TRNSYS软件建立该复合系统的动态运行换热模型。根据太阳能集热系统是否在冬季联合供暖运行分2种工况进行多种条件的仿真计算,得到对应不同岩土导热系数值的相对最佳集热器面积,从而得到这2种工况的单位建筑面积相对最佳集热器面积与岩土导热系数的关系。

太阳能-地源热泵复合系统在医疗建筑中的应用分析

太阳能-地源热泵复合系统具有良好的节能效果和运行特性,本文利用TRNSYS分析其应用于山东某医院综合楼的可行性,并分析其与常规系统(城市热网配套+冷水机组)的全寿命周期成本。分析结果表明,太阳能-地源热泵复合系统的全寿命周期成本比常规系统节省26.4%,在2.16年之后,太阳能-地源热泵复合系统经济性优势明显。

多源复合热泵热水系统的性能研究

开发一种结合利用太阳能、余热和空气源的多源复合热泵热水系统,阐述其在不同环境下的运行方式,设计一种新型的利用太阳能或余热除霜的双通道翅片管式蒸发器。在无光照条件下,对有无余热辅助下空气源热泵系统的运行性能进行试验研究。结果表明:在名义工况下,空气源热泵系统单独加热额定容量(500 L)的水时,COP高达4.39;在最小运行工况下,与无余热时相比,余热辅助空气源热泵加热200 L水时,节电率为17.2%,COP从1.98升至2.39。

武汉地区太阳能-热源塔热泵复合空调系统研究

结合武汉地区某拟建项目,运用一套适用于夏热冬冷地区的太阳能-热源塔热泵复合空调系统为该项目提供冷/热源,将TRNSYS软件模拟与工程实测相结合,对全年4种典型工况下高空气干球温度、太阳辐照量等对系统性能的影响进行研究。结果表明:该系统在制冷工况和太阳能单独制热工况下满足工程要求;在热源塔热泵机组单独制热工况下能够满足要求,但综合制热系数偏低;在热泵机组和蓄热水箱复合制热工况下,当蓄热水箱水温高于12℃时系统制热系数稳定在3.6左右。

太阳能热泵供热工程能耗监控系统开发与应用

开发了太阳能热水远程监控系统,可实现远程监控、能耗统计、能耗预测、运行优化和故障诊断等功能。介绍了系统的总体架构和关键技术,并对某太阳能热水工程进行了能耗预测及运行状态分析。结果表明,该系统实现了设计功能和运行优化。

太阳能—地源热泵复合热水系统的应用分析

本文详细阐述了太阳能-地源热泵复合系统提供生活热水的原理,对系统构成、设计原则、控制策略进行了分析,并结合实例从系统初投资、系统性能、节能效益等方面与其他形式热水系统进行了对比分析,为可再生能源的合理利用提出了建议。

太阳能复合热泵系统运行工况分析

文中在多能互补的基础上,设计了太阳能复合热泵系统,该系统充分利用太阳能、污水废热和空气能可实现空调制冷和供热的功能。通过实测该系统的运行工况,得出污水源热泵的性能参数和污水温度及蓄热水箱之间的关系,COP在4.5~1.69之间;通过分析多功能空气源热泵的运行工况,得出不同运行模式下的COP。在不同季节时,分析该系统的联合运行规律,得出各子系统的能量占比。

跨季节蓄热太阳能-土壤复合热泵系统模拟研究

运用FLUENT模拟软件,以北京市某小学采用跨季节蓄热太阳能-土壤复合热泵系统的示范项目为基础原型,采用正交模拟试验方法模拟分析集热面积、地埋管间距、土壤容积比热容、土壤综合导热系数和土壤温度等因素对系统使用效果的影响,采用极差分析和方差分析方法对模拟结果进行分析,确定主要参数对结果的影响情况及影响趋势。结果表明:太阳能集热器面积和土壤初始温度对于跨季节蓄热太阳能-土壤复合热泵系统运行时的土壤温度场影响较大,土壤综合导热系数与土壤容积比热容对土壤温度场的影响在一定范围内存在互补性。

大型复合节能系统在综合医院建筑的应用研究

依托上海中冶医院项目节能环保技术开发,重点研究了以余热回收为主导的热平衡、地源热泵空调系统、太阳能集热循环系统、BA系统以及玻镁复合风管风阀安装等关键技术问题,通过成功实施综合节能系统、多源空调系统、复合热水系统、BA系统和插入内置式玻镁复合风管风阀5大创新技术,取得了技术先进、绿色生态、资源节约和理念创新的综合成果。

新型太阳能-空气复合热源热泵热水系统实验研究

基于新型复合热源换热器,将水冷式微热管阵列光伏光热(MHPA-PV/T)集热器与空气源热泵相结合,提出了1种新型太阳能-空气复合热源热泵热水系统,并对其进行了实验研究。研究结果表明,在环境温度10℃、太阳能热水温度15℃、循环流量250 L/h时,复合热源供热的热泵平均COP约为3.26,比相同环境温度下空气供热模式的热泵提高了9.4%,缩短了13.3%的加热时间。

广东地区太阳能-空气源热泵复合系统供暖供生活热水实验研究

构建了一种太阳能-空气源热泵复合供热系统,在广东地区冬季的晴天和全阴天进行供暖供生活热水实验测试。针对办公建筑供暖供生活热水需求,定时间段供生活热水同时进行供暖实验。实验结果表明:晴天热泵相较于全阴天工况节电1.16 kW·h,供热效果优于全阴天工况,太阳能-空气源热泵复合供热性能相较于单独的空气源热泵更有显著优势;太阳能-空气源热泵复合系统供暖供生活热水期间,复合系统COPsys平均值为4.71、波动范围在4.20~5.38,空气源热泵系统COPhp平均值为4.60、波动范围在4.08~5.10。