太阳能-土壤耦合热泵长年蓄热土壤热平衡分析

以严寒地区季节性蓄热太阳能-土壤耦合热泵系统为研究对象,通过数值模拟的方法,对该系统在长年蓄、取热情况下土壤的热平衡状况进行分析并对系统模型进行实验验证。研究结果表明:系统在相同控制条件下运行,蓄热量大于取热量,土壤温度得到有效提升,但由于连续多年蓄热土壤中出现热堆积现象,蓄热量逐年下降并趋于平稳;土壤温度的逐年升高使热泵COP保持在较高水平,但每年提升的幅度不大,可在土壤平均温度趋于稳定时减少蓄热量,使土壤热量达到平衡。

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。

太阳能应用于土壤源热泵低温热源侧的实验研究

为了提升热泵机组的性能系数COP,合理利用不同温度层次的太阳能集热量,文章基于太阳能—土壤源复合热泵系统的大量实验结果,分析了蒸发器进口温度对热泵系统各项性能的影响,并在此基础上,分析了复合源热泵工况和太阳能热泵工况的运行特点。分析结果表明:随着蒸发器进口温度的升高,热泵机组吸热量逐渐增大,热泵机组输入功率略有增加,导致热泵机组的供热量和COP均逐渐增大;复合源热泵工况下,存在土壤源和太阳能共同供热,以及土壤短期储热与太阳能单独供热同时进行的两种运行情况;为了提升热泵机组的工作性能,在太阳能集热量较低时,优先运行复合源热泵工况;土壤源温度的自然恢复能力较差,需要利用太阳能集热系统对土壤源进行跨季强制蓄热,以提高土壤源温度,缓解土壤源冷堆积现象。

太阳能-土壤源热能耦合道路融雪系统融雪性能的研究

基于太阳能-土壤源热能耦合道路融雪试验系统,开展能量转化型道路融雪性能的研究,分析了融雪过程道路温度场的变化规律并对影响系统融雪效果的因素进行探讨。研究显示:路面融雪经历初期升温过程-恒温融雪过程-融雪后升温过程3个阶段,且同一水平面内,由于与埋管的距离不同,温度分布不均匀,造成带状无雪区域的出现;太阳能-土壤源热能耦合道路融雪系统影响因素分析表明:管间距、埋设深度、液体流速、环境温度等因素对融雪效果存在显著影响,可针对具体运行工况,通过调整相关参数达到理想的融雪效果。

太阳能-土壤源热能耦合桥面融雪系统温度分布特性的研究

依托太阳能-土壤源热能耦合桥面融雪系统试验路开展桥面融雪系统温度分布特性的研究,对比分析有无加热系统的桥面温度场分布规律,研究加热系统运行对桥面温度分布的影响,并通过调整测试工况,对影响桥面温度分布的因素进行探讨。研究显示:正常天气状况下,桥面不同深度处的温度、热流密度日变化均近似呈正弦状分布;随着深度的增加,日温差及热流密度的日波幅逐渐减小;太阳辐射是桥面温度变化的重要影响因素。加热系统的运行,增大了桥梁结构内部的传热量,改变了桥梁结构一定深度范围内热流传递的方向,桥面温度分布发生显著改变。对影响系统运行效果的因素研究表明:可通过使用高导热系数管材、提高循环流体温度及流速改善太阳能-土壤源热能耦合桥面加热系统的使用效果。

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。

太阳能-土壤热源热泵的性能研究

低品位能利用热泵试验台上 ,进行了太阳能 -土壤热源热泵交替供暖运行实验研究 ,测得其总体平均供热系数为 2 .

基于Trnsys的太阳能-热泵供暖系统集热器面积优化

计算山东济南某典型农宅建筑的负荷,并采用Trnsys软件模拟该农宅冬季的供暖效果,着重考虑供暖系统集热器面积对空调负荷率和供暖效果等方面的影响。结果显示:集热面积比为11%~15%的系统的供暖效果更好,且系统耗电量变化差距不大。根据费用年值法确定最优集热面积比,集热面积比为11.9%的供暖系统最经济。

太阳能-空气源/水源热泵双级耦合地板采暖系统在寒冷地区的应用

本文分析北京地区某办公建筑主动式太阳能与空气源/水源热泵双级耦合多能互补的地板采暖系统于2010～2011年冬季实际运行情况,在满足采暖要求的同时,取得良好的节能减排效果,节能率76%。采用空气源热泵与水源热泵耦合系统,能够解决R22工质的单级空气源热泵在低温环境下制取供暖热水,压缩机压缩比大,工质流率低,压缩机出力下降较多等问题,提高能效比。在充分利用太阳能的基础上,使空气源热泵采暖在北方寒冷地区得到有效的应用。

光伏-直膨太阳能热泵系统在变水温工况下的实验研究

提出了一种新型光伏-直膨太阳能热泵(PV-DXSAHP)的系统原理,建立了PV-DXSAHP系统试验台。对PV- DXSAHP系统在水温从15℃升高到55℃工况下的动态性能进行了测试和分析,结果显示,在水温升高到55℃时,PV-DXSAHP系统COP为4.1,测试过程的平均光电效率为13.2%。研究表明PV-DXSAHP系统具有优越的热泵性能和光电转换效率。

运行模式对土壤源太阳能热泵垂直埋管换热影响的研究

文章设定了土壤源太阳能热泵系统的3种运行模式(连续取热模式、间歇取热模式及间歇取热+蓄热模式),并分别用定热流和等壁温两种方法,对3种运行模式下的垂直U型埋管进行温度场模拟。结果表明:间歇取热+蓄热模式最有利于土壤温度场的恢复,其定热流和等壁温模拟结果一致;等壁温模拟条件下,采用间歇取热+蓄热模式运行24 h后,地埋管取热热流量较间歇取热模式高19.6%,较连续取热模式高36.5%。

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。

太阳能光电–热一体化与热泵耦合系统的热力性能实验研究

太阳能光电?热一体化(solar photovoltaic-thermal hybrid,PV-T)系统产生的热水的温度通常达不到生活所需的水温,如果和热泵联合工作,则可以提供较高温度的热水,系统的实用性明显提高。理论上在PV-T提供的热能与热泵吸收的热能相等时,PV-T与热泵能很好的匹配耦合,在此基础上建立了PV-T与热泵耦合的热力分析模型。结合热管式PV-T系统实验装置和热泵实验装置进行测试的实验数据,对该耦合系统的热力性能进行分析,基于两种不同算法,得出了匹配情况下PV-T耦合热泵系统的COP,实验还得出PV-T系统的火用效率为0.08左右,热泵的火用效率为0.38左右,匹配情况下耦合系统的火用效率为0.05左右,该PV-T耦合热泵系统有较好的节能效果。文中对系统提出了节能建议。该研究结果为PV-T与热泵耦合工作的应用及其系统参数的选用提供理论依据。

太阳能-热泵干燥过程中芒果果肉的品质变化

以新鲜芒果为原料,探讨了太阳能-热泵干燥过程中果肉含水率、VC、还原糖、蛋白质、色差、嫩度等品质特性的变化规律。结果表明,随着干燥时间的延长,含水率、VC含量、还原糖含量、蛋白质含量逐渐下降,色差值异逐渐增大,嫩度先下降后上升,干燥时间选择16h为宜。芒果果肉干燥16h时含水率、VC含量、还原糖含量、蛋白质含量、色差值、剪切力分别为9.26%、11.36mg/g、8.12g/100g、0.41g/100g、2.82、28.68N。

太阳能-热泵联合装置设计及香菇干燥实验研究

研发设计一种新型太阳能-热泵联合干燥装置,并进行干燥香菇实验验证。设计一种空气式太阳集热器,采用双通螺旋直流真空管,其内设置有高性能相变蓄热材料的蓄能芯。干燥室采用夹层多点送风并设计扰流风扇,增加送风均匀性。太阳能干燥系统和热泵系统可以单独或联合工作。在50、60℃、风速为2~3 m/s条件下,将香菇从初始水分含量91%干燥至国标规定的安全储藏水分≤13%,分别采用热泵干燥、太阳能干燥和太阳能热泵联合干燥,干燥时间分别为300~270 min、280~260 min和270~240 min。实验结果分析表明,该文所设计的太阳能热泵联合干燥系统的性能系数(COP)在3.50~4.35之间,能源利用率在0.58~0.78之间。

太阳能集热蒸发器与土壤换热器混合型热泵系统运行特性实验研究

介绍了作者自主设计的太阳能-土壤源混合型热泵系统实验平台,对太阳能热泵系统、土壤源热泵系统及太阳能-土壤源混合型热泵系统的运行特性进行了实验研究,并针对亚热带地区太阳能较丰富、环境温度较高等特点,提出了不同季节条件下的合理运行方式。

太阳能-空气双热源复合热泵系统性能研究

太阳能-空气双热源复合热泵技术能有效解决空气源热泵室外温度低时蒸发器易结霜、系统性能降低的缺点。本文在课题组前期研究的基础上,针对一种新型的太阳能-空气双热源复合热泵系统,采用分布参数法建立了系统的数学模型。利用数学模拟的方法对单一空气源热泵系统和太阳能-空气双热源复合热泵系统在三种不同工况下的制热量和COP进行了模拟,并对模拟结果进行了对比分析。

太阳能-热泵干燥污泥装置的热平衡分析

为了改善传统干燥污泥高耗能、高污染的现象,将太阳能、水源热泵以及污泥-空气换热器结合,研制出一套新型干燥污泥的装置。把干燥室处理后但未达到排放要求的热污泥与新鲜空气换热,将加热后的空气通入干燥室内进行干燥;换热后的污泥与来自离心脱水车间的污泥混合进行二次干燥,从换热器出来的冷凝水作为热泵的水源,热泵产生的热空气排到干燥室与污泥换热。根据气象数据以及干燥条件,进行了物料与热量的平衡计算。计算结果表明:全年的大部分月份该系统能够实现日干燥量100 000 kg污泥的任务,部分月份需要补充少量的辅助热源。

太阳能-热泵地板供暖系统的热经济性分析

建立了太阳能-热泵地板供暖系统的数学模型,以上海一300 m2的单体住宅为研究对象,分析了太阳能集热器的集热效率、面积及价格对太阳能-热泵地板供暖系统的热经济性的影响,为该系统的设计及应用提供了参考。

环腔流道太阳能空气吸热器的光-热转换特性研究

吸热器是太阳能聚光热利用系统中光-热能量转换的核心部件,文章针对一种简单结构的环腔流道吸热器,采用光线跟踪方法和计算流体力学方法实现光热耦合,建立了含石英窗环腔流道空气吸热器的耦合传热数值模型,探讨了碟式聚光器焦距、太阳直接辐射强度、质量流量、入口温度以及能流分布形式(非均匀与均匀能流分布)对光热转换性能的影响。研究表明:吸热器热效率和出口温度受焦距影响不大,但壁面峰值温度随焦距增大而急剧上升;热效率与质量流量呈正相关而与太阳直接辐射强度(Direct Normal Irradiance,DNI)呈负相关,出口温度反之,当DNI=800 W/m^(2),质量流量m=0.0166 kg/s时,吸热器综合热性能最优,热效率和出口温度分别为74.70%和478.74 K;出口温度受入口温度直接影响以几乎相同的差值变化,入口温度每升高50 K,热效率下降7.3%左右,该吸热器结构适用于中低温空气;能流分布均匀与否对出口温度及热效率影响不大,均匀能流分布下的吸热器壁面峰值温度反而略高于非均匀能流分布的。