某学生宿舍太阳能-热泵热水系统设计及经济性分析

介绍了福州某学院学生宿舍太阳能辅助空气源热泵热水系统的工程设计,主要从加热系统选择、热水系统设计、自动运行控制、注意细节及存在问题等方面进行介绍。

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。

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。

太阳能热水系统的设计和施工方法分析

近年来,随着高质量发展战略的实施,太阳能热利用产业已成为国家能源和经济领域发展的重点之一。国家能源局对太阳能热利用集热面积保有量提出了更高的指标要求,这对太阳能热利用产业来说是机遇也是挑战。太阳能热水系统是太阳能热利用产业的重要产品形式。

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。

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。

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。

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。

新型太阳能光伏-环路热管/热泵热水系统

以太阳能、环路热管与热泵技术为基础,研究一种新型太阳能光伏-环路热管/热泵热水(PV-LHP/HPWH)系统用以制取生活热水。通过数学建模模拟和室外实验验证相结合的方法,分析3种运行模式下系统典型工况及长期运行性能,并对主要结构及运行参数的影响进行分析。分析结果显示,系统的太阳能光热利用效率与传统PV/T热水系统可比,年均太阳能供热百分比为50.9%,日均供电比例为13.7%。与传统电加热方式相比,该系统节能率达71.3%。

24h全日集中空气源热泵热水系统贮热水箱容积的分析探讨

在空气源热泵热水系统设计中,贮热水箱容积的计算至关重要。介绍并分析了现行标准规程贮热水箱容积的计算公式,指出了公式运用时可能存在的问题。针对空气源热泵定时运行、24 h全日集中热水供应系统,根据热泵运行时间与用水高峰持续时段的覆盖关系,分情况分析并推导了贮热水箱容积的计算公式。在设计取值范围内,对上述推导公式计算的贮热水箱容积进行了分析。提出了贮热水箱容积在方案阶段的估算建议值。

太阳能-空气双热源热泵中央热水系统

太阳能-空气双热源热泵中央热水系统在太阳能与热泵结合方面做了很好的尝试,系统可有效解决北方寒冷地区太阳能全年稳定供热水问题。本项目的实施将为2008绿色奥运工程起到积极的示范和推广作用。

平板型光伏-太阳能热泵热水系统性能模拟分析

为了研究光伏-太阳能热泵热水系统的相关性能,针对该系统的结构特点,运用集总参数法分别建立了光伏/蒸发器、压缩机、冷凝器、电子膨胀阀的稳态数学模型。通过所建的模型分析了光伏-太阳能热泵热水系统在不同的环境温度、太阳辐射强度、风速以及压缩机转速下的光电、光热输出特性的变化规律;并以南京地区为例,将光伏-太阳能热泵热水系统与传统直膨式太阳能热泵热水系统、无冷却的太阳能光伏系统对比。结果显示,光伏-太阳能热泵系统较太阳能光伏系统的全年发电量提高了31.5%;光伏-太阳能热泵系统的全年平均热电综合性能系数可达到8.83,远高于传统太阳能热泵系统的性能系数。

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。

太阳能热回收型空气能热泵系统在医院生活热水中的应用

文章阐述了空气能热泵机组的热能回收原理,提出了利用太阳能+热回收型空气能热泵系统解决医院的生活热水需求,对太阳能+热回收型空气能热泵系统的组成和工作原理进行了简单论述,并结合实际案例对该系统的运行稳定性、节能效益和经济性进行了分析。

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。

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。

太阳能-空气双热源热泵中央热水系统

近几届奥运会都把太阳能热水作为场馆建设和奥运村热水供应的一个环保亮点,特别是2000年悉尼奥运会的奥运村成功地应用了太阳能热水系统。我国提出把2008年奥运会办成绿色奥运的一个主要内容是90%以上的热水由太阳能提供,这是历届奥运会上都未达到的高度。由于太阳能供热水受天气影响,如何使热水供应的保证率达到100%,在经济上又不因太阳能集热器面积过大而过多地增加初始投资,如何使太阳能集热器和奥运村及奥运场馆的建筑结合符合建筑师的要求,目前国内尚未有现成的案例。

上海某学生公寓CO_(2)热泵-太阳能互补热水系统运行效果评估

我国CO_(2)排放力争于2030年前达到峰值,努力争取2060年前实现碳中和,建筑电气化和可再生能源利用是建筑碳中和的主要路径。以上海某学生公寓为案例,分析CO_(2)热泵-太阳能互补热水系统实际运行效果。结果显示,本热水系统与电热热水器系统相比,年节电量为75.2万kWh,节电率为90.1%,节碳量为592.6 tCO_(2)。与燃气热水器系统进行比较时,年节电量为56.5万kWh,节电率为87.3%,节碳量为445.2 tCO_(2)。CO_(2)热泵-太阳能互补热水系统节能效果可观,可在有热水需求的项目中推广应用,有助于碳达峰和碳中和目标实现。

太阳能-空气光伏/光热一体化热泵热水系统实验特性

本文研究了一种新型光伏/光热一体化(PV/T)复合热源热泵热水系统,将多孔扁盒式PV/T集热板与空气源热泵相结合,根据不同控制方式组合成双热源并联、单太阳能和单空气能三种不同运行模式。在室外环境温度28.5℃下,将200 L 30℃热水加热到55℃,研究了加热时间、热水温度、COP等性能的变化规律,结果表明双热源并联运行模式下分别比单太阳能模式和单空气能模式的加热时间缩短了42%和54%,COP分别提高了32.78%和47.64%;同时实验研究了在夏季工况下将200 L水从9∶00循环加热到17∶00过程中系统热性能,探讨了太阳辐射强度、PV/T集热板温度对光电/光热效率的影响,通过实验对比可以得出在热电模式下系统的光电效率η_(pv)比单一光电模式平均高25.8%.