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。

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。

太阳能-土壤源热泵系统(SESHPS)交替运行性能的数值模拟

针对青岛地区的气象与地质条件,以土壤温度恢复率为指标,对太阳能-土壤源热泵系统(SESHPS)的交替运行性能进行了数值模拟.结果表明:SESHPS以24 h为周期交替运行时,近盘管处土壤温度恢复率取30%～60%为宜,太阳能热泵投入运行的时间比例应控制在42%～58%,以此可确定出太阳能集热器的面积,为SESHPS的实际工程设计与运行提供了理论参考.

太阳能-土壤源热泵相变蓄热供暖系统运行模式

介绍了太阳能-土壤源热泵相变蓄热供暖系统;详细阐述了系统的各个运行模式;确定了模式间的转换条件。选取了供暖期间具有代表性的数据,分析了系统在不同供暖时期、典型天气的运行模式及运行效果。系统采用了太阳能和土壤热能的复合热源,增加了运行的灵活性,提高了运行性能系数。

太阳能-土壤源热泵系统联合供暖运行模式的探讨

针对青岛地区的气候条件,对太阳能土壤源热泵系统(SESHPS)有、无蓄热水箱时各联合供暖运行模式进行了数值模拟。结果表明,与土壤源热泵相比,联合供暖运行模式具有明显的节能效果,有、无蓄热水箱时的节能率分别为14.5%和10.4%;有蓄热水箱时的联合供暖运行模式二(集热器与埋管串联运行,载热流体先经过埋管后进入集热器)的效果最佳。对SESHPS联合供暖运行模式的优化结果表明,可按能量比例63%与37%或尺寸比例13.8m/m2来设计埋管长度与集热器面积。

北京地区居住建筑太阳能—土壤源热泵系统联合运行的应用分析

本文针对北京地区的气候条件,选取1栋别墅建筑作为研究对象,利用TRNSYS软件对太阳能—土壤源热泵系统的2种运行模式进行了计算分析。结果表明,与单独土壤源热泵系统相比,在地下换热器尺寸不够时,联合运行模式在蒸发器进水温度、机组COP、节电量等方面有较好的改善作用;对比2种运行模式,可知模式2的运行效果最优,如果单纯地在冬季供暖情况下使用太阳能补热,此运行模式可作为实际工程设计与运行的优化方案;单纯地在供暖季利用太阳能辅助土壤源热泵系统供暖并非经济,应考虑季节性蓄热、非供暖季提供生活热水等途径,以最大限度地利用太阳能系统。

土壤源热泵与太阳能集热复合系统在农村地区的应用

冬季,燃煤采暖排放的污染物在大气PM2.5构成中占较大比重。利用清洁能源替代传统能源是改善大气污染的有效途径之一。针对土壤源热泵技术和太阳能集热技术的特点,在北京地区某农村的供暖改造项目中利用了土壤源热泵与太阳能集热复合系统。文章通过对复合系统的应用进行了计算和分析,该复合系统具有较好的经济和环境效益。

严寒地区太阳能辅助土壤源热泵系统运行策略优化

针对严寒地区建筑供能能耗大,土壤源热泵系统连年取热造成的土壤热失衡问题,以太阳能辅助土壤源热泵系统为研究对象,提出常规、多模式切换地埋管分区运行策略并对其按季度进行划分,在各季度期间设置不同的温控参数,研究不同运行策略的设置对太阳能辅助土壤源热泵系统性能的影响规律,从而得出相对最优运行策略。判优参数包括供暖保证率、机组COP、换热器取热量、土壤温度及运行费用。结果表明:与常规运行策略相比,多模式切换地埋管分区运行策略的供暖保证率100%、机组COP提升14.42%、换热器取热量减少35.3%、十年后土温升高1.13℃、年运行费用减少618元。

太阳能辅助加热土壤源热泵系统理论分析

土壤源热泵在冬季运行一段时间之后,存在工作温度降低的工况。为提高土壤源热泵的性能,在负荷匹配的情况下增加其经济性,本文提出了一种太阳能辅助加热方法。通过冬季供暖工况的理论分析得到供热系数与埋管进出口温度、空调供热负荷的关系。得出在增设太阳能辅助系统之后热泵供热系数能有较大提高的结论。

严寒地区太阳能辅助土壤源热泵系统匹配优化研究

针对严寒地区采用土壤源热泵系统供能引起的土壤热失衡问题,引入太阳能辅助土壤源热泵系统供能并以此为研究对象。自行搭建实验台,利用实测数据验证数值模拟可靠性,对太阳能在冬夏季辅助该耦合系统供能的运行方案及系统中相对最优集热器面积与埋管长度的关系进行试验分析与模拟研究。研究结果表明:在冬夏季利用太阳能辅助土壤源热泵系统供能性能较好,冬季机组COP为3.69,夏季机组COP为6;若以能量守恒原则设计集热器面积,所得值可按10%酌情修正;在相同研究背景下,1 m^2太阳能集热器可减少5.24 m埋管长度。

潜热蓄热对太阳能-土壤源热泵系统影响

为提高太阳能-土壤源热泵系统在整个供暖期性能系数,提出带有潜热蓄热装置的太阳能-土壤源热泵供暖系统,并对该系统在哈尔滨地区的运行特性进行动态数值模拟,分析潜热蓄热装置对系统在整个供暖期运行性能的影响.由模拟分析可知,相变蓄热装置在系统的运行中起到重要的作用,使整个系统的运行更加灵活、高效、稳定.系统在整个供暖季的平均供暖性能系数为3.82,在供暖季的前期和末期,系统的日平均供暖性能系数较高,最高可达12.89.

温室太阳能跨季节蓄热-土壤源热泵耦合供暖运行特性

针对温室采用土壤源热泵供暖存在土壤热失衡明显、土壤温度和供暖能效逐年降低的问题,该研究在112 m^(2)玻璃温室建设了耦合太阳能跨季节蓄热的土壤源热泵供暖系统,通过两个供暖周期试验,对热泵机组的运行、土壤热失衡、太阳能跨季节蓄热以及太阳能直供-土壤源热泵耦合供暖的运行特性进行深入分析。结果表明,在土壤源热泵供暖结束后,工作井温度下降2.40~2.97℃、监测井土壤温度下降0.60~1.00℃,土壤热失衡问题突出;太阳能跨季节蓄热使得监测井土壤温度较初始地温上升约0.2℃,有效解决了土壤热失衡问题;耦合供暖时太阳能直供可承担11%的热负荷,使得温室供暖能效系数从上一年度的2.79提升至3.19,提高了14.3%,节能效果明显。该研究揭示了供暖系统全年度和典型工况下的运行特性,实证了耦合太阳能解决土壤源热泵热失衡问题的可行性和高效性,并给出了系统高效运行主要操作参数的推荐值,为温室供暖相关研究与工程应用提供案例参考和数据支撑。

太阳能-土壤源热泵示范系统运行特性分析

将全玻璃真空管太阳能集热器与土壤源热泵相结合,在某四合院搭建了一种太阳能–土壤源热泵示范系统,并为该系统冬季供暖制定了运行模式及运行策略。在供暖期内对系统全天运行特性的影响因素进行比较分析,结果表明系统全天平均性能系数COPall随太阳能的贡献比例fsc升高而增大;随地热能对热负荷的贡献比例fsc升高而减小;随电能对热负荷的贡献比例fe升高而减小。太阳能对热负荷的贡献比例fsc集中在0.6左右。

粮食平房仓太阳能光伏-地源热泵供冷系统仿真研究与试验

为解决粮食平房仓通风能耗大、储粮成本高的问题,该研究提出太阳能-地源热泵供冷系统,研究太阳能光伏-地源热泵供冷系统在粮食平房仓建筑中的可行性以及节能效果,以实现“零能耗”和“零排放”绿色储粮。基于粮食平房仓实际尺寸,建立了空气源热泵与太阳能光伏-地源热泵供冷系统仿真模型,并通过与仓房实测数据的对比进行了模型验证,从运行性能、光电适配性、经济性、节能以及环保效益等方面对供冷系统进行了分析。结果表明:系统运行1 a后性能系数(coefficient of performance,COP)最大值为4.76,最小值3.3;运行10 a后COP最大值为3.96,最小值3.07;系统年实际发电量与库区用电量之比为192%~270%;投资回收期为7.8 a;与传统空气源热泵系统相比,太阳能-地源热泵供冷系统节能率达59%,研究结果可为粮食平房仓供冷系统优化提供理论依据和设计参考。