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。

太阳能与土壤源耦合供暖系统的实验研究

在分析太阳能、土壤源热泵及联合供热特点的基础上,研究了太阳能热泵独立系统、土壤源耦合热泵系统运行模式的制热性能和节能效果,建立了太阳能蓄能-热泵耦合热泵系统的供暖模式及优化模型。通过采暖季初期的太阳能蓄能、供暖,土壤源热泵独立供暖及太阳能-土壤源耦合热泵供热的实验研究,验证了太阳能-土壤源耦合热泵供暖模式的可行性和经济性,对比了太阳能-土壤源耦合热泵与单独运行土壤源热泵的系统性能。在整个供暖期内,太阳能-土壤源耦合热泵系统热泵机组平均COP为4.33,系统COP为3.98,系统性能优于任一独立系统。对于热泵容量2.5kW的实验机组,供暖系统冬季可节电2100kWh,综合经济效益显著。

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。

土壤源热泵与太阳能耦合系统节能效果分析——以公屋展示中心为例

土壤源热泵与太阳能耦合系统将太阳能热水系统产生的盈余热量转移至土壤源热泵系统,保证热泵机组出水水温恒定,以提高土壤源热泵机组COP,减少对土壤温度场的破坏,提高系统整体运行寿命,进而降低了项目后期运行费用。以中新天津生态城公屋展示中心项目为例,通过数学建模,对该系统应用于北方地区的节能效果进行分析和论证,得出土壤源热泵与太阳能耦合系统是一种较适宜天津生态城地区的可再生能源综合利用的系统,并为北方地区建筑利用可再生能源起到了推进和示范作用。

太阳能-土壤源热能复合道路融雪系统融雪特性的仿真分析

针对太阳能-土壤源热能复合道路融雪系统融雪过程,基于自行开发的道路融雪系统融雪模型,采用仿真分析的方法探讨环境温度、雪层厚度、输入热功率等融雪条件对融雪过程中的待融阶段、融化阶段及融后蒸发阶段融雪特性的影响;在此基础上,基于显著影响不同阶段融雪特性的因素,开展太阳能-土壤源热能复合道路融雪系统运行策略的研究,建立针对融雪过程不同阶段的系统运行过程控制图,提出融雪系统运行策略,为太阳能-土壤源热能复合道路融雪系统的运行过程控制提供参考。

太阳能—土壤源复合热泵系统的构建分析

多能互补对于减少常规能源的大量消耗,具有非常重要的节能意义。以太阳能与土壤源的充分互补为核心,构建太阳能—土壤源复合热泵系统,分析该系统的互补特性、组成原理、运行模式等关键问题,为其深入研究和应用推广奠定基础。

基于寒冷地区季节性蓄热太阳能-土壤源热泵系统太阳能集热器设计参数研究

基于TRNSYS平台以土壤热平衡为目标搭建季节性蓄热太阳能-土壤源热泵系统模型进行模拟动态研究。用DeST软件模拟寒冷地区住宅建筑负荷,提出一种面积匹配法,即通过模拟建筑全年累积冷热负荷差、太阳能集热器单位面积平均日得热量和预期蓄热天数确定太阳能集热器面积Ac,以土壤平均温度偏移率绝对值小于1%为判定依据,Ac增减10%不断调整从而确定新的太阳能集热面积,最终找到最佳匹配面积。本文通过对住宅建筑案例说明了本方法的实用性。最佳匹配面积的太阳能-土壤源热泵系统既解决传统土壤源热泵在寒冷地区长周期运行条件下的冷积累问题,又避免了土壤的热积累现象,为寒冷地区季节性蓄热太阳能-土壤源热泵系统需确定的太阳能集热器面积设计提供方法。

以板式换热器为蒸发器和冷凝器的热泵系统仿真研究

以热泵系统为研究对象,构建了一个完整的太阳能-土壤双热源热泵系统仿真模型,对不同时间段热泵系统的主要运行参数进行了模拟分析,并与实际运行值进行对比。结果表明:该模型具有较高的准确性和较好的稳定性,能够准确地模拟运行参数的动态变化过程,可实现对热泵系统在线监测的功能。