响应面法分析储热介质物性参数的交互作用对钻孔群储热效能的影响

为研究岩土和土壤的物性参数对钻孔群储热效率的影响,使用数值模拟方法得到土壤导热系数、土壤比热、土壤密度、回填材料导热系数、回填材料比热5个参数在不同水平时,系统向岩土输入的热量、从岩土回收的热量以及热回收效率的具体数据,并采用响应面法分析两因素的交互影响。结果显示,土壤和回填材料的导热系数对钻孔群储热效能影响明显。选取地质条件适宜的地点,同时提高回填材料的导热系数,将其控制在2~3 W/(m·K)范围内,有利于提高系统的储热效能。

深部含水层储热系统的数值模拟研究

深部含水层储热系统,是一种以深部含水层介质为载体的“地热+”多能互补储/供能系统。该系统可将各种形式的能量储存于地下并按需求取出加以利用,能够弥补能源供需的时空分布的不平衡,是综合利用多种可再生能源,实现节能减排的有效途径。深部含水层储热是一种水热型地热资源开发利用的新方式。传统的水热型地热资源开采,受限于地热尾水回灌导致的热突破,热田寿命有限。而利用深部含水层储能,不但可以增强热储能力,而且能够延长热田寿命。本研究通过数值模拟研究表明,与传统的水热型地热系统相比,通过采取深部含水层储热技术,在相同开采流量下,可以提升单井供热能力20%。其储热效率可以达到60%~90%,能够保证更高的地热能提取率;同时,与传统水热型地热井寿命受限于热突破时间的情况不同,深部含水层储热系统可以延长地热井寿命,实现可持续开采。通过参数敏感性分析的方法进一步评估了不同参数对深部含水层储热性能的影响。通过参数研究发现,储层渗透率和储热温度等是影响储热能力和效率的关键参数。本研究为后续开展深部含水层储热系统工程的设计与优化提供科学参考。

铝硅合金相变储热装置保温结构实验研究

保温结构直接影响储热装置的储热性能。针对铝硅合金相变储热装置的保温问题,本文提出了4种不同的保温结构,测试了不同保温结构下储热装置的外壳温度、耗散功率及其储热效率并进行对比,得出最佳保温结构。研究结果表明,在储热体温度为600℃时,玻璃棉、普通气凝胶、复合气凝胶及真空夹层复合气凝胶4种保温结构的外壳温度分别为91,54,51,41℃,耗散功率分别为589,364,325,151 W,实测储热效率分别为0.64,0.85,0.88,0.94,真空夹层复合气凝胶的保温性能最佳。

面向低碳供暖的城市中水余热跨季节储热系统性能分析

为促进跨季节储热技术在寒冷地区的推广应用,以实现北方低碳清洁供暖,提出一种城市中水余热跨季节储热系统。基于TRNSYS建模仿真研究系统长期运行性能,结合建筑供暖需求和运行成本对中水流量与储热体体积进行优化匹配分析,并从环保与经济性角度论证系统可行性。研究结果表明:所述系统可以高效稳定用于区域供暖,连续运行10 a土壤温升为2.84℃,相比传统地源热泵能效比可提升2.80%~18.22%。适当增大储热体体积有利于提高系统储热效率及最大供热能力,在进行系统设计时可按照“大体积、小流量”的原则对储热体体积及中水流量进行匹配,以实现在相同供热能力下最佳经济性。优化匹配后的系统碳排放量与太阳能跨季节储热系统接近,相比于传统供暖系统可减少59.10%,供热费用年值相比太阳能系统与传统供暖系统可分别降低36.51%和24.64%。

压缩空气填充床储能系统性能研究

对压缩空气储能(CAES)系统中填充床的显热储热性能进行研究,揭示填充材料、填充方式、进口压力、孔隙率对储热性能的影响规律。结果表明:填充材料为钢时储热效率最大;进口压力增加,储热效率增加,当增加到某一值时继续增加压力对储热效率的影响很小,但储热时间会增加;3种材料分层填充方式的储热效率较填充材料为单一砂石或滑石时的储热效率高。

太阳能跨季节储热供热系统性能研究

为促进太阳能跨季节储热供热(SSSH)系统在严寒地区的推广应用,以张家口市某严寒地区办公楼为研究对象,结合试验和TRNSYS动态仿真软件对集热(储热)启/停控制条件、供热性能和地温变化等进行了研究。试验结果表明,集热启/停温差增大,集热效率降低;储热启动温度升高,集热效率和储热效率均下降。模拟预测结果表明,随着集热(储热)启动温度、停止温度或启停温差的增大,集热(储热)效率均会降低,而集热(储热)循环能效比会增大。储热启动温度平均每升高1℃,集热效率和储热效率平均下降0.7%和0.3%;集热启/停温差每增大1℃,集热效率平均下降1.7%,而集热循环能效比增加2.0%。供热季热泵机组性能系数和系统性能系数分别为3.4和3.1;地温初始值为6.12℃,经过储热—供热完整循环,最终值为6.91℃,满足系统长期稳定运行要求。

氯化锰/氨热化学吸附储热的特性

热化学吸附储热具有储热损失小、储热密度高、可实现冷热复合储存等优点,近年来得到了广泛的关注。本文以MnCl_(2)/NH_(3)作为吸附储热工质对,基于热化学吸附技术构建了热化学吸附储热实验平台,对MnCl_(2)/NH_(3)热化学吸附系统的储热性能进行了理论分析和实验研究。结果表明:在解吸充热温度、吸附放热温度、冷凝/蒸发温度分别为162℃、45℃和25℃的运行条件下,试验获得的吸附储热密度最大,其值为1296.36kJ/kg MnCl或1101.90kJ/kg固化复合吸附剂。当放热温度从45℃增大到85℃时,热化学吸附储热系统的吸附储热效率从38.98%降低至24.08%。由于传热传质、化学反应动力学等因素的影响,相同运行工况下吸附储热系统实际所获得的储热性能要低于理论值。