跨季节蓄冷集成技术系统能效与经济性分析

减少供暖和供冷的能耗是社会节能的关键任务之一。针对目前跨季节蓄能技术存在的特点和不足,提出了以冰源热泵为核心的跨季节蓄冷集成技术。以北京、沈阳地区的采暖供冷为研究对象,对比三种不同的方案,从能效和经济性两个方面对跨季节蓄冷技术进行分析。结果发现:(1)相比于传统冷水机组供冷和锅炉供热组合的技术,以冰源热泵为核心的跨季节蓄冷集成技术,其全年累计一次能源消耗减少了50%左右,污染物排放减少了55%左右,具备良好的社会效益和环保效益。(2)跨季节蓄冷技术与夜间蓄冷技术相结合,可以大幅降低运行成本,减小投资回收期,具备很好的经济效益。北京地区投资回收期约在6年左右。(3)蓄水槽对投资回收期有重要影响,而且方案三的投资回收期一直比方案二短。

跨季节蓄冷技术及在设施农业应用的经济性分析

为明确跨季节蓄冷技术在设施农业应用场景下的技术经济性,选取济南地区某日光温室群为研究对象,采用以冰源热泵为核心的跨季节蓄冷系统实现温室群的全年冷热管理,建立系统的蓄冷量损失模型和节能、经济、环境效益评价模型,对系统蓄冷量、一次能源利用率、费用年值、动态投资回收期及污染物减排量进行分析,并同其他热泵系统和锅炉系统进行比较。结果表明:跨季节蓄冷体的全年冷量损失在5%以内,最大蓄冷量为170409.07 GJ,至全年结束仍有14509.47 GJ剩余,系统可满足温室群全年供冷供热需求;系统的供冷一次能源利用率为6.27,全年一次能源利用率为1.71,跨季节蓄冷技术的应用大幅提升系统能效,节能效果优越;系统运行费用极低,费用年值最低,动态投资回收期为3.9~6.9年,经济可行性良好;系统较空气源热泵每年可减少13897.90 t CO_(2)、3.61 t SO_(2)、7.16 t NO_(x)和1.41 t烟尘排放,减排率高达77.3%,跨季节蓄冷技术的应用显著减少温室气体及污染物的排放,环境效益显著。

夏热冬冷地区土壤源热泵跨季节土壤蓄冷特性实验研究

为解决夏热冬冷地区土壤源热泵系统的土壤热失衡问题、提高系统运行效率,提出利用室外风机盘管将冬季或过渡季室外空气中的冷量存储于土壤中的跨季节土壤蓄冷方法。搭建了地埋管换热系统的相似模型实验台,进行了土壤源热泵系统的供冷、供暖、蓄冷实验,并将系统中的地埋管分成两组,在供暖后期同时运行供暖和蓄冷工况,研究跨季节土壤蓄冷的运行效果。研究显示:在全年周期实验中,有蓄冷实验和无蓄冷实验的土壤平均温度分别上升0.25℃和0.99℃;经过供暖工况和蓄冷工况,无分组蓄冷实验和有分组蓄冷实验的土壤平均温度分别下降2.60℃和2.84℃。研究结果表明:跨季节土壤蓄冷可有效降低土壤温度,减小土壤源热泵系统全年运行后的土壤温升,缓解长期运行时的土壤热堆积问题,有利于夏季供冷工况的运行;在供暖后期进行土壤蓄冷,可在不影响供暖效果的同时,进一步降低土壤温度,提高蓄冷效率和蓄冷量。

跨季节内蓄冰圆筒装置数学模型及应用分析

利用冬季自然冷源实现跨季节冰蓄冷对于节省夏季空调能耗具有重要价值。本文建立了内蓄冰圆筒装置的传热数学模型,通过离散和迭代进行求解,分析了沈阳市在装置的不同容积和初始温度下,蓄冰时间和蓄冰量的关系;通过拟合得到的幂函数,可计算出在最冷月内完成蓄冰的装置最佳容积为内外径之差0.77 m;选取了其他5个东北城市,分别得出室外温度和风速对蓄冰过程的影响程度,以期对实际设计和应用区域的选定起到一定的理论支撑作用。

跨季节土壤蓄冷过冷商超CO_(2)制冷系统性能分析

本文针对商超冷冻冷藏系统节能降碳的需求,提出了跨季节土壤蓄冷过冷商超CO_(2)制冷系统,通过将冬季的冷能存储于土壤,夏季提取出来用于对气体冷却器出口的流体进行过冷,以改善高环境温度下CO_(2)制冷系统的性能。基于土壤蓄/释冷系统的热阻-热容模型,建立跨季节土壤蓄冷过冷商超CO_(2)制冷系统的动态仿真模型,选取北京与哈尔滨作为典型城市,对土壤蓄/释冷系统的温度场进行分析,并进一步对系统热力学性能和能效进行分析。结果表明城市气候对系统蓄/释冷模式影响显著,在环境温度较高的地区采用跨季节土壤蓄冷过冷技术时系统具有更高的过冷度和排气压力,并且系统能效提升更加显著,北京和哈尔滨在典型周内平均COP提升率分别为8.97%和8.33%。

冰源热泵系统在设施水产养殖中的技术经济性研究

针对目前刺参养殖的水温调控系统能耗大及适用性差等问题,提出基于冰源热泵的高效清洁供热及结合跨季节蓄冷实现全年冷热管理的技术思路,采用冰源热泵系统和跨季节蓄冷型冰源热泵系统对养殖水体温度进行调控,建立模型定量对比分析系统的运行能效及技术经济性。结果表明:(1)冰源热泵系统供热和供冷时的性能系数分别为3.33和3.39,全年一次能源利用率为1.05,比燃煤锅炉+冷水机组系统高出34.6%;费用年值最低,投资回收期为3~5年,具有良好的经济效益和应用前景。(2)跨季节蓄冷型冰源热泵系统全年一次能源利用率为1.46,比冰源热泵系统高39.1%,全年运行费用最低;跨季节蓄冷技术的应用有效提升了系统能效,大幅减少供冷运行费用,具有较大发展潜力。