PV/T太阳能-热泵干燥系统的研究与设计

干燥系统做到绿色能源、绿色系统、绿色运行、循环回收利用是干燥行业中逐步追求的目标。本文基于空气源热泵工作原理设计了PV/T太阳能热泵联合循环干燥系统和湿热废气回收干燥系统,有效地解决了热泵干燥系统和太阳能干燥系统单独运行的缺陷。联合干燥装置能够根据天气变化情况进行自动调节,运行方式有太阳能独立干燥、热泵独立干燥、太阳能与热泵联合干燥。而湿热废气回收联合干燥系统可回收部分热能和水分,再利用于系统中的预热或蒸发过程,从而提高系统能效,这种方式能够有效地减少能源浪费,实现能源的循环利用,降低系统运行成本,同时也有利于环境保护和减少温室气体排放。

基于Dymola的太阳能-热泵双水箱复合供暖系统参数优化设计

为降低西北地区居民使用太阳能复合供暖系统的经济成本和碳排放量,并提高太阳能利用率,设计一种太阳能-热泵双水箱复合供暖系统,并优化其重要参数。利用Dymola平台,搭建太阳能-热泵双水箱复合供暖系统模型,目标函数是系统全生命周期成本,选取太阳能集热器面积、集热器安装倾角、水箱容量和热泵功率作为优化变量,采用遗传算法同步优化系统所选变量,并对系统的环保性进行分析。以宁夏地区为案例进行优化计算,结果表明,所创建的数学模型准确性较好,比较模拟数据与实验数据,二者平均误差均在±8%以内。在系统15年寿命周期内,优化后系统性能系数提高10.3%,水箱平均温度提高至54.71℃,系统生命周期成本减少5.3%,节能率为24.4%,节能效果显著。系统的SO_(2)、CO_(2)、NOx及烟尘的减排量分别为0.82、26.6、0.41、7.48t,该系统可以显著降低环境影响,与传统燃煤锅炉相比减排效果显著。

基于TRNSYS的太阳能-热水源热泵复合供暖系统运行优化

针对太阳能供暖技术与热泵供暖技术的不足,提出了一种太阳能-热水源热泵复合供暖系统,并以西藏日喀则地区某项目为研究对象,利用TRNSYS仿真模拟软件建立太阳能-热水源热泵复合供暖系统模型,模拟分析该供暖系统的运行特性,并对系统的经济性进行了分析,然后利用Hooke-Jeeves优化算法对供暖系统关键参数进行优化。结果表明:西藏地区太阳能-热水源热泵复合供暖系统能够高效稳定运行,实现了对太阳能由高温到低温的梯级利用,供暖季系统季节能效比可达4.43;相比于电锅炉供暖,复合供暖系统具有更高的经济性,静态回收期为5.3年;优化后系统能耗减少,供暖季系统季节能效比提高了7.9%。

基于Trnsys的太阳能热泵苜蓿干燥系统优化研究

为了提高太阳能辅助水源热泵苜蓿干燥系统的干燥效率和性能系数,从设计和运行两个方面进行模拟研究。利用Trnsys软件设计并搭建了系统仿真模型,输入室外天气参数,对储热水箱体积、水冷集热器流量和是否带有空气-空气热交换器进行模拟研究。结果显示:在储热水箱最佳体积为0.5 m^(3)、水冷集热器最佳流量为0.3 kg/s条件下,不带热交换器可以有效干燥40 kg新鲜苜蓿,带热交换器可以有效干燥50 kg苜蓿。

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PV/T+相变能与直蒸式水源热泵供热(冷)系统特性分析

为解决河北农村建筑清洁供暖问题和太阳能利用具有不稳定性问题,设计了太阳能PV/T+相变能与直蒸式水源热泵供热(冷)系统进行实验研究。实验结果表明,冬季典型日系统发电量为4.453kWh,制热系数COP平均值3.41;夏季典型日系统发电量为5.945kWh,制冷系数EER平均值3.2;将发电量用于系统运行,制热系数COP为4.22,制冷系数EER为4.19,分别提高了23.75%和30.12%;夏季单纯PV/T太阳能电池发电量5.537kWh,本系统的发电量提高了7.37%。该系统经济效益高,运行稳定,是一种实现河北农村清洁供暖有效途径。

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%。

高效热泵与太阳能联合供热系统的性能优化与评价

文章针对高效热泵与太阳能联合供热系统的性能优化与评价进行了研究。分析了高效热泵和太阳能供热系统的原理与特点,探讨了联合供热系统的优势和适用性。针对该系统进行了性能优化,包括系统参数设计、运行策略优化和能源利用效率提升措施。对系统进行了性能评价,包括热效率评价、经济性评价和环保性评价。结果表明,高效热泵与太阳能联合供热系统具有较高的能源利用效率和经济性,是一种可行的供热解决方案。

太阳能集热器与水源热泵联合系统供热性能的仿真研究

提出了双热源热泵供热系统、太阳能与水源热泵串联供热系统、太阳能与水源热泵并联供热系统,并建立了3种联合供热系统的仿真模型。在不同太阳辐射强度和水源温度下,对3种系统的供热性能进行了模拟分析,并绘制了3种系统的最佳运行区间图。结果表明,当太阳辐射强度和水源温度较低时,双热源热泵系统有最佳供热性能;当太阳辐射强度和水源温度较高时,并联系统供热性能最好;当太阳辐射强度和水源温度在前两种系统最佳工作条件之间时,串联系统有最好的供热性能。

太阳能-热泵联合干燥系统的开发和测试

建设太阳能－热泵联合干燥示范平台，以期更好推广其在干燥行业的应用。使用自动控制系统，实现对干燥过程中恒温操作，并采用智能启停的热回收器回收排放的废热。基于干燥系统平台对新鲜蔬菜进行干燥实验，测试结果表明：新开发的联合干燥系统的能耗比传统干燥方式降低3～4倍，干燥后的菜干品相上乘。实验证明，本次开发的智能控制干燥系统节能减排效果显著，适合在干燥行业推广应用。

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。

R290直膨式太阳能热泵供暖系统实验研究

为分析直膨式太阳能热泵耦合地板辐射供暖系统在北方寒冷地区的实际运行特性,设计并搭建以丙烷(R290)为工质的直膨式太阳能热泵供暖实验平台,分析冬季不同运行工况下环境参数对系统热力性能的影响。实验结果表明:系统可实现室内供暖的稳定性,实验测试期间平均室温保持在16.1~20.8℃之间,热泵系统性能系数(COP)保持在2.57~4.30之间,供暖系统COP保持在2.24~3.98之间。太阳辐照度每增加50 W/m^(2),热泵系统COP提升4.9%;环境温度每升高1℃,热泵系统COP提升2.4%。太阳辐照度对热泵系统的电子膨胀阀开度和工质质量流量影响较为显著。当终止水温从45℃提升至55℃时,热泵系统COP降低12.2%;而在终止水温为50℃时,供暖系统COP达到最大值3.37。

开式空气循环热泵干燥系统性能仿真分析

为解决能源使用效率低、HCFC/HFC等非环保制冷剂使用等问题,提出了不同于传统干燥技术的以空气为工质的空气循环热泵干燥(ACHPD)系统新技术。建立了数学仿真模型,通过所构建实验台的实验结果进行验证,干燥速率误差在±0.01%以内,系统功率误差在±7%以内。与传统的电加热器干燥(EHD)系统相比,当水质量蒸发率从0.75 kg/h增至3.45 kg/h时,ACHPD系统的节能率达到15%~27%。进气温度由10℃增至40℃和相对湿度由30%增至80%分别使单位除湿能效比(MER)降低约7%和21%。膨胀机效率由0.55增至0.8和压缩机效率由0.4增至0.9会使系统的能效分别降低17%和36%。

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。

新型热泵干燥系统恒温干燥模式下的性能研究

热泵干燥技术因其特殊的干燥原理既节能环保,又能保证产品的综合品质。本文通过实验研究与理论分析,对新型的多功能封闭式热泵干燥技术在恒温干燥模式下的性能进行了研究。当干燥条件和干燥阶段在不同的情况下时,最佳干燥介质旁通率也应随之变化,以实现能耗效益最大化的单位能耗除湿量(SMER)。实际干燥过程中,干燥温度的增加,热量产生量会随之增加。但温度超过一定范围后,性能系数(COP)会下降。因此,为了获得最佳的干燥性能,应该在合适的温度范围内选择干燥温度,并根据干燥介质参数实时调节旁通率。

跨临界CO_(2)水-水热泵系统的实验与仿真研究

为提高跨临界CO_(2)水-水热泵系统的效率,根据已有实验台建立系统仿真模型,分别进行实验测试和数值模拟,通过实验数据验证仿真模型的准确性。基于制取热水的目的,模拟分析运行参数对系统性能的影响,结果表明:增大过热度可提高性能系数(COP),用户侧供水温度平均提高11.3℃;随着高压压力的增大,用户侧供水温度升高,存在最优高压压力使COP最大;增大冷冻水的流量和升高进口温度,系统的制热效率可提高约40%,但用户侧供水温度变化不大。根据实验及仿真结果,设计太阳能辅助跨临界CO_(2)热泵双蒸发器系统,可实现3种不同运行模式,能够升高冷冻水进口温度、增大系统效率。与电加热锅炉和燃气锅炉进行经济性比较,太阳能热泵分别在第5年和第7年与上述两种加热方式的总投资持平,其运行20 a的总投资分别比燃气锅炉和电加热锅炉节约39%和49%,具有明显的经济优势和实用推广价值。

结合太阳能和热泵技术的节能减排效果分析研究

为了提升太阳能和热泵技术的节能减排效果,研究设计了结合太阳能技术和热泵技术的供暖系统。在建筑热负荷计算的基础上对供暖系统进行了构建,并对该供暖系统的运行模式进行了分析。为了对供暖系统的节能和减排效果进行分析,搭建了TRNSYS仿真平台,并对该仿真平台的准确性进行了验证。实验结果显示,所设计供暖系统的标煤节约量为4189.7 kg,一次能源节约率为65.78%,系统能效比为3.15,CO_(2)、SO_(2)和粉尘的减排量分别为10608.8、82.6、82.7 kg。所设计的供暖系统具有良好的节能减排效果。

直膨式太阳能PVT热泵热水系统运行性能仿真与分析

直膨式太阳能光伏光热(photovoltaic-thermal,PVT)热泵是一种综合利用太阳能资源的新型高效技术。为探究不同环境条件以及系统配置方式对直膨式太阳能PVT热泵热水系统运行性能的影响,基于能量平衡原理在Matlab平台上建立了系统的仿真模型,基于临港地区的环境数据,分析了各季节典型日下不同配置系统的热水供应性能以及发电增益的全年波动情况。结果表明,随压缩机理论输气量的减小,热水系统的性能系数(coefficient of performance,COP)有所提高,但所需的加热时间增加,系统的全年发电增益随理论输气量的减小而减小。

闭式热泵干燥系统制冷剂应用性能分析

对两种不同的闭式热泵干燥系统分别在以R22、R134a、R245fa、R1224yd(Z)、R1234ze(E)为制冷剂进行系统性能分析,通过EES软件分析冷凝温度、蒸发温度、旁通率、干燥室空气入口温度、干燥室空气入口相对湿度对两种系统除湿能耗量(SMER)、性能系数(COP值)的影响变化规律得到两种系统均在采用工质R245fa时,其性能最好;系统采用带补气能提升系统性能。

太阳能-溶液-热泵干燥系统节能分析

结合溶液加热、除湿与热泵加热、除湿以及太阳能再生机理,提出了一种太阳能-溶液-热泵干燥系统。通过理论定性分析和实例计算的定量分析得出,夏季:太阳能-溶液-热泵干燥系统节能效果明显;过渡季节:当环境温度在20℃以上时,该系统具有一定的节能作用,且室外空气相对湿度越低,干燥室要求干燥温度越低,节能效果越明显,与常规系统相比,最高可提高65.9%。根据物料干燥室温湿度设定值,可确定冬季运行模式、夏季运行模式及太阳能-热泵联合运行模式的转换时机。