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%。

矿山太阳能耦合充填体热泵系统性能研究

太阳能热泵和土壤源的结合应用不仅大大提高了清洁能源的利用率,还能很好地解决土壤因冬、夏季负荷不平衡而导致的温度场降低问题。介绍了太阳能热泵系统的分类和存在的问题,提出太阳能耦合土壤源热泵系统的必要性。针对矿井条件,进一步提出了太阳能耦合充填体热泵系统的学术理念,分析了两者结合的可能性,并以石家庄为例用TRNSYS软件进行模拟。阐述了其在夏季与过渡季蓄热、在冬季供暖的运行模式,分析了输出结果以及该系统的利用价值。结果表明:相较无太阳能蓄热充填体温度场变化率为11.56%的情况,有太阳能蓄热时温度场变化率仅为3.67%。太阳能耦合充填体热泵系统中充填体总吸热量为304377.90 kW·h,充填体总释热量为222461.89 kW·h。相当于节省标煤27.36 t,减少二氧化碳排放68.21 t。为后续充填体储热及矿区热利用提供了参考。

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。

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。

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。

“空气源热泵-太阳能”热水系统在高校学生公寓的应用

学生公寓热水需求量大且用水时间较为分散,选择少污染且高效的热源形式,对高校的节能减排有重要的意义。空气源热泵辅助太阳能热水系统水温恒定,可全天候供应热水,满足阴雨天及冬季使用热水需求,智能化程度高,节能效果明显且项目回收周期短,可以在高校中推广使用。介绍山东某高校公寓实际运行的空气源热泵辅助太阳能热水系统及其控制原理;并通过对电热水器和单独采用空气源热泵制取热水方式的年耗电量计算,与实际运行项目的年耗电量比较,对其节能性进行分析。由于对系统各设备的启停采用了智能控制系统,能够对系统运行模式进行灵活调控,使得该系统比电热水器节电75%,比独立空气源热泵系统节电30%。根据2021年项目实际年收入,预计该系统回收周期为4.2年。

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--地源热泵复合系统应用研究

针对夏热冬冷地区宾馆建筑,本文提出一种太阳能-地源热泵复合系统运行方案用于供冷、供暖和全年供给生活热水。利用TRNSYS软件对宾馆建筑的空调系统和生活热水系统运行性能进行模拟分析,结果表明该复合系统能效比较高,可为太阳能-地源热泵复合系统在夏热冬冷地区宾馆建筑中的推广应用提供参考。

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。

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%。

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。

严寒地区空气源热泵耦合电磁能系统模拟运行研究

目的 为了促进空气源热泵耦合电磁能供热系统在严寒地区住宅建筑中的应用,研究该系统的运行性能和稳定性。方法 以沈阳地区某住宅建筑为例,应用Trnsys软件建立了空气源热泵耦合电磁能供热系统仿真模型,并用实测值对模型进行了验证;深入探讨空气源热泵耦合电磁能供热系统在供热期的运行特点,并与空气源热泵和电磁能供热系统分别进行比较。结果 空气源热泵耦合电磁能供热系统模型可靠,相对误差可以控制在15%以内;在供热期,室内平均温度可保持在17.97~21.84℃;空气源热泵耦合电磁能供热系统比电磁能供热系统的COP提高了59.17%,空气源热泵耦合电磁能供热系统CO_(2)减排量比空气源热泵和电磁能供热系统分别提高1.47%和59.50%。结论 空气源热泵耦合电磁能供热系统运行和COP变化更为稳定,系统环境效益更佳,室内热舒适性更高。

太阳能耦合空气源热泵热水系统在风电场的应用

结合闽清上莲风电场工程实例,阐述太阳能耦合空气源热泵热水系统的设计方案、运行模式和系统节能效益分析。通过理论计算及节能效益分析,表明选用太阳能耦合空气源热泵用于生活热水供应,节能减排效果显著,投资回收期短,经济效益良好,可推广应用。

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。

直膨式太阳能-空气双源热泵全年运行性能及逐时工作模式优化

该文基于能量平衡与集热/蒸发器换热特性建立双源热泵的系统仿真模型,该热泵采用并联的翅片管风冷蒸发器和吹胀板双面太阳能集热/蒸发器,模型考虑吹胀板蒸发器的正面和背面的实时太阳辐射得热,基于全年气象参数,对热泵在上海地区的全年运行性能进行模拟,分析太阳能集热面积对热泵性能的影响;基于优化的集热/蒸发器面积,对比分析双源热泵3种工作模式的全年运行性能;以逐时热泵COP最高为目标,得到热泵逐时最佳工作模式。模拟结果表明:对于45°朝南安装的双面吹胀板蒸发器,背面太阳能辐射得热是正面得热的3%~15%;双源热泵并联运行模式下全年COP比单空气源热泵、单太阳能热泵分别高24.2%和2.5%;得到以水平总辐照度I_(g)和环境温度T_(a)表示的双源热泵逐时最佳工作模式判别规则:I_(g)>25.05Ta-146.8时,系统的最佳工作模式为太阳能模式;I_(g)<25.05Ta-146.8时,系统最佳工作模式为太阳能-空气源并联模式。在逐时最佳工作模式下,相对于固定的双源并联运行模式,热泵年COP提高4.7%,冬季COP提高11.0%。