太阳能—土壤源热泵系统联合运行模式的研究

针对青岛地区的气象条件 ,对太阳能—土壤源热泵系统联合运行的各种模式进行了模拟计算 ,并与土壤源热泵作了比较。结果表明 ,与土壤源热泵相比 ,联合运行各模式具有明显的节能效果 ,其节能率在 12 %以上 ,可作为实际工程设计。

寒冷地区太阳能—土壤源热泵系统运行方式的探讨

在太阳能—土壤源热泵系统中 ,合理确定其运行工况 ,对系统运行的经济性、可靠性具有重要意义。该文对寒冷地区太阳能热泵系统在各种运行工况的运行特性及太阳能—土壤源热泵系统在各种运行方式下的运行时间分配比例进行理论研究 ,为太阳能—土壤源热泵系统的设计、运行管理提供参考。

寒区太阳能—土壤源热泵系统太阳能保证率的确定

在寒冷地区以太阳能、土壤源作为热泵的低位热源对节约能源、保护环境、开发利用新能源和可再生能源具有重大的意义。文中首次提出了土壤源热泵系统在不同的运停比下的土壤温度场恢复率 ,并以此为指标 ,衡量土壤源热泵在各种不同运停比下土壤温度场的恢复程度 ,确定土壤源热泵的最佳运停比及太阳能保证率 。

基于PSO-MSVR的太阳能耦合土壤源热泵系统优化配置

为了优化太阳能耦合土壤源热泵系统(SGSHPS)的配置,以沈阳地区办公建筑为例,基于TRNSYS平台建立了不同运行模式的SGSHPS模型,对比分析不同模式下系统运行30 a后土壤温度不平衡率和系统总能耗;以并联过渡季蓄热模式为对象,对不同的太阳能集热系统和地埋管换热器组合方式进行模拟;在保证系统稳定的前提下,以动态费用年值最低为目标,优化太阳能集热器面积和地埋管换热器钻孔数的配置方式;引入粒子群优化-多输出支持向量机回归(PSO-MSVR)算法,使用PSO算法生成MSVR模型参数并寻找最优值。结果表明:与采用传统热平衡法确定的配置方式相比,优化后运行30 a的系统能耗降低379522 kW,节能11.2%,费用年值降低61863元,土壤温度仅上升0.73 K;对于不同的太阳能集热器和地埋管换热器造价,优化后费用年值相较优化前仍有不同程度的节省,且土壤温度均未有较大偏移。

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。

太阳能-空气源热泵牧草干燥系统制热性能研究

以太阳能-空气源热泵牧草干燥系统为研究对象,通过系统不同工作模式的温升、恒温制热试验及带载试验,分析了温升速率、单位温升能耗、COP及除湿效率。研究结果表明:联合制热模式与太阳能单独制热相比,单位温升耗电量降低了86.2%,温升速率提高了99~112倍。联合制热模式与热泵单独制热试验相比,在温升过程中温升速率降低了7.7%~17.6%,单位温升耗电量降低8.0%;在恒温制热过程中,前者COP比后者提高了6.5%~11.1%,耗电量降低了5.8%~10.7%;在升温制热过程中前者COP比后者提高了6.0%~10.4%,耗电量降低了6.6%~11.1%。联合干燥模式比热泵单独干燥模式的SMER值高19.8%~36.2%。

太阳能-空气源热泵热水系统新型组合优化设计

太阳能-空气源热泵热水系统(solar-air source heat pump hot water system, SAHWS)常用于宿舍楼宇供暖,通过对系统参数的优化设计可显著提高系统能效性能与环境友好性。为得到一种综合考虑SAHWS经济、能源、环保与节能的优化方法,提出了一种新型组合优化设计策略,并利用TRNSYS软件搭建系统仿真模型,以西安、西宁、拉萨这3座不同太阳能资源等级城市为例,对SAHWS运行工况对比分析。结果表明:与常用生命周期成本设计相比,所提出的组合优化设计不仅降低了系统成本,还有着较低的系统能耗;组合优化设计的热泵能耗与工作小时数最短,且有最低的热损,在投资成本、系统季节性能因子、太阳能保证率以及碳粉尘、二氧化碳排放量均有较好表现。

基于TRNSYS太阳能地源热泵供暖系统仿真研究

利用DEST建筑能耗模拟软件,对张家口市某建筑进行全年逐时热负荷模拟,利用太阳能和地热能两种可再生能源作为供暖热源,以TRNSYS建立太阳能地源热泵系统仿真模型,在供暖期采用定流量和变流量两种不同的系统运行方式进行模拟分析,分析结果表明,两种供暖系统COP分别为3.74和4.29。采用定流量方式运行时,循环水泵总能耗为9610.87kW/h,热泵机组总能耗为26122.69kW/h,系统总能耗为35733.56kW/h。负荷侧采取变流量方式运行时循环水泵总能耗为6229.89kW/h,热泵机组总能耗为24961.36kW/h,系统总能耗为31191.25kW/h。根据结果可看出,相对于定流量运行,用户侧变流量运行下系统COP提高14.7%,系统总能耗减少14.56%。负荷侧变流量运行下太阳能地源热泵系统整体性能更优。

不同用能模式对太阳能-空气源热泵互补供热系统的影响研究

太阳能-空气源热泵互补供热系统在农村地区得到了应用,而农村人员的用能模式与城市居民具有较大差异。为定量探讨不同用能模式对系统的影响,以全生命周期费用和碳排放量为目标函数,利用TRNSYS软件构建了系统仿真优化模型,优化了不同用能模式下的系统设备容量,定量评价了不同用能模式下的系统COP、太阳能保证率、全生命周期费用和碳排放量。结果表明,与固定室温模式相比,采用动态室温控制模式下的集热器面积和水箱体积明显减少,而用能模式的不同对系统碳排放量的影响最大。研究成果揭示了不同用能模式对太阳能-空气源热泵互补供热系统的显著影响,可为今后农村地区系统的应用及优化研究提供参考依据。

太阳能+空气源热泵采暖系统分析

选取山西省某农村建筑,通过理论设计与采暖工程项目实测结合的方法分析太阳能联合空气源热泵采暖系统。根据采暖建筑的气候条件和围护结构确定室内外设计参数,进行采暖负荷计算;根据采暖负荷进行系统方案的设计与主要设备的计算与选型,绘制采暖系统图;分析采暖系统的经济性、节能性和效益性;针对采暖系统运行过程中存在的问题,给出适当的建议。

吨水耗电量在太阳能空气源热泵热水系统的应用

随着建设绿色低碳校园的理念提出,太阳能空气源热泵技术在高校得到了广泛应用。为了更好地分析和评价太阳能空气源热泵热水系统的节能降碳效果,以某高校宿舍楼为研究对象,设计了并联式太阳能空气源热泵(SC-ASHP)热水系统,分析了该系统的年实际运行情况,并与单一热泵(ASHP)热水系统的运行情况进行了对比研究。结果表明:该高校宿舍楼典型用水高峰期在18:00-22:00时,这有利于并联式太阳能空气源热泵热水系统在白天利用太阳能加热水箱,剩余不足部分由热泵进行补热。吨水耗电量可作为评价该热水系统运行效果的关键参数,并联式太阳能空气源热泵热水系统吨水耗电量y随环境温度T_a升高在逐渐降低,随进水温度T_(in)升高先减小后增大。在T_a和T_(in)都是11.5℃时,系统吨水耗电量达到最小值,这是因为当T_(in)>11.5℃时,不利于热泵凝汽器放热,热泵效率降低,热水系统吨水耗电量随之增大。并联式太阳能空气源热泵热水系统吨水耗电量整体低于单一热泵热水系统,其中热泵对系统吨水耗电量的影响最大。并联式太阳能空气源热泵热水系统比单一热泵热水系统年平均节省电量为4.18万kW·h,年平均降低CO_(2)间接排放量为41.67 tCO_(2),具有明显的节能降碳效果。

太阳能-土壤源热泵耦合运行热平衡研究

为了进一步提升北方地区土壤源热泵全季节运行效果,设计了太阳能与土壤源热泵耦合系统,以温度控制启停,实现太阳能储热水箱适时换热补热;并设置监测井,通过热响应试验测量全周期土壤温度,数据结果表明,所设计系统可有效解决寒冷地区土壤源热泵系统浅层土壤温度逐年下降的问题,且太阳能集热器的集热面积与供暖建筑面积之比为1∶14时浅层土壤温度可达到热平衡,实现供暖供冷系统稳定可靠、能效高、运行费用低的效果,对于土壤源热泵在北方寒冷地区的推广应用具有参考意义。

热风直供型太阳能空气源热泵复合系统的供暖效果研究

发展太阳能复合热泵技术,能有效克服太阳能供暖装置制热性能因时间空间变化而造成波动性较大的问题,从而实现较稳定、低耗能供暖,但不同形式的复合供暖系统都存在一定程度的优缺点。结合北方农村地区用热需求,提出一种太阳能空气集热器与空气源热泵相结合双模式运行的太阳能复合热泵供暖系统,并给出了系统的运行方式和控制策略,对系统的组成结构和能耗情况进行了分析,系统利用太阳能直通管式集热器加热空气后直接送往负荷房间、太阳能辅助热泵、设置水箱储存太阳能热量来承担夜间热负荷的方式,充分使用太阳能资源替代其他类型能源供暖,实现绿色低碳供暖。并利用Airpak软件对供热系统的室内供热效果进行模拟,结果表明,室内温度普遍位于20℃以上,大部分区域的风速小于0.2m/s,室内PMV平均在-0.1左右,人员热舒适性较高。

空气源热泵辅助太阳能集中生活热水系统分析

双碳目标下,二氧化碳排放量成为评价系统环保性的一个重要指标。文章分析了集中生活热水系统中太阳能与空气源热泵常用组合形式的优缺点及控制逻辑,得出空气源热泵辅助太阳能制备热媒的系统适用于改造项目,新建项目建议优先选用空气源热泵辅助太阳能制备热水。结果表明,太阳能和空气源热泵二者供热比例相当,各占总供热量的46%,电加热占总供热量的8%;与传统燃气锅炉热水系统相比,空气源热泵辅助太阳能制备热水系统减碳19.1%,环保效益明显。

太阳能耦合空气源水源热泵复合供暖系统性能分析

提出了一种适用于北方地区的太阳能耦合空气源水源热泵复合供暖系统。以某铁路站区为例,建立了TRNSYS仿真模型和优化模型,分析了该系统的性能,获得了不同保证率下的设备容量和运行特性。结果表明,该组合供暖系统供水温度高且稳定,平均供水温度达60℃,对室外环境和供暖末端适应性强;该系统能最大限度地利用太阳能,提高太阳能利用率,相比无太阳能的空气源水源热泵复叠供暖系统,系统综合能效提升了22.5%~117.8%,平均提升了67.96%。研究结果为北方严寒、寒冷地区铁路站房提供了一种可行的供暖方案。

严寒地区太阳能-土壤源热泵耦合系统运行分析

主要研究了太阳能-土壤源热泵耦合系统在严寒地区不同运行模式下各供暖阶段机组制热量、太阳能集热量、热泵机组COP、系统耗电量、系统制热量变化,对比分析了各模式的优势与不足,确定了系统的最佳运行模式。

寒冷地区户用大平板太阳能集热器-空气源热泵系统性能研究

针对太阳能难以单独稳定供暖和空气源热泵供暖成本高的问题,提出空气源热泵辅助太阳能稳定供暖构想,在甘肃省兰州市七里河区魏岭乡绿化村研发搭建大平板太阳能集热器-空气源热泵系统,对比研究晴天、多云和阴天3种典型工况下大平板太阳能集热器的集热效率、太阳能热泵和空气源热泵COP、太阳能保证率、系统总供热量和系统能效比等性能参数。结果表明:晴天、多云和阴天系统集热效率分别为44.9%、38.7%和20.6%,3种工况下太阳能热泵COP均为4.0,空气源热泵COP分别为3.5、3.3和3.1,太阳能保证率分别为38.1%、32.3%和12.9%,系统全天供热量分别为142.52、135.22和120.96 kWh,系统能效比分别为3.5、3.4和2.7。研究结果证明大平板太阳能集热器-空气源热泵系统用于寒冷地区单体建筑供暖的可行性,可为寒冷地区农村单体建筑的供暖提供一种新途径。

太阳能直驱直储耦合地源热泵系统运行分析研究

针对严寒地区建筑采用传统地源热泵系统会造成土壤温度逐年下降的问题,本文提出一种太阳能直驱直储耦合地源热泵系统,基于TRNSYS建立系统仿真模型,探究长期运行下系统性能变化趋势。结果表明:系统运行一年后储热管群和换热管群土壤温度分别升高1.6℃和0.4℃,改善了严寒地区土壤温度低的问题。运行5年后机组COP和系统COP分别达到了3.87和3.56,分别较系统运行第一年提高9%和8%。

广东某职工宿舍太阳能热水系统设计

介绍了广东某职工宿舍采用的太阳能与空气源热泵相结合的全日制生活热水系统,分析了该太阳能热水系统的设计计算、设计要点、重要参数取值、空气源热泵的设计计算等主要问题。

太阳能-土壤源热泵耦合系统及其地埋管系统

建立了太阳能-土壤源热泵耦合型热水系统实验平台,研究了在秋冬季不同运行条件下该系统的运行特性,分析了地下埋管系统中钻孔回填材料、U型管工作模式、套管内循环液流动模式、套管外管与内管的导热系数比等对系统制热效果的影响。研究表明,太阳能土壤源热泵系统在国内亚热带地区可以获得良好的应用,并给出了埋地换热器的合理形式。