GSHP机组数学建模及仿真应用

为实现地源热泵(Ground source heat pump,GSHP)系统仿真平台的建立,基于GSHP机组的机理知识和样本数据采用多元非线性回归方法,建立GSHP机组半经验数学模型,开发GSHP机组仿真模块Type223,并通过仿真分析,验证了模块的准确性。利用Type223模块搭建了GSHP系统TRNSYS(Transient System Simulation Program)仿真平台,研究了变频控制下地源热泵系统地源侧变流量的运行特性。结果显示:相对于定流量系统,变流量系统的GSHP机组运行能耗有所增加,但地源侧循环泵的运行能耗大幅度降低,整个制冷期地源侧总能耗的节能率可达7.99%。

主动式热平衡NG-CHP与GSHP耦合分布式系统集成研究

针对浅层地热能应用过程中尚未解决的热平衡控制、天然气基分布式能源系统含硫低温烟气余热无法回收利用两个关键问题,基于能的综合梯级利用以及主动式热平衡思想,提出基于主动式热平衡集成机理的燃气轮机与热泵耦合一体化应用分布式热电联产系统,借助新型集成方式将含硫低温烟气余热回收与土壤源热泵一体化应用,不仅同时解决含硫低温烟气余热回收以及热失衡问题,并大幅提高系统热力性能与系统运行稳定性。采用流程模拟软件Aspen-plus完成新型系统以及参比系统性能对比计算,计算结果表明,较之参比系统,该新型系统总能系统效率达到82.7%,较参比系统73.8%,提高8.9个百分点;?效率为28.8%,较参比系统25.8%,提高3个百分点。该新型统的集成方法与思路为中低温烟气余热的高效应用提供一种新解决途径。

光伏光热-地源热泵耦合供热系统研究现状

光伏光热-地源热泵耦合技术是一种有效利用可再生能源的方式,可以克服单一能源的局限性。本文对光伏光热-地源热泵耦合供热系统(PV/T-GSHP)的相关研究进行回顾,总结梳理耦合供热的系统形式和运行策略,归纳PV/T-GSHP系统相较于光伏电池(PV)和传统地源热泵(GSHP)的性能优势。PV/T-GSHP系统能有效降低光伏电池背板温度,提高光伏电池发电效率和地源热泵性能系数。PV/T-GSHP系统的COP处于4-5.5之间,发电效率处于6%-19%之间。

考虑土壤热量排取平衡的区域综合能源系统优化调度

针对地源热泵冬夏运行时长不均导致的土壤热失衡问题,提出考虑土壤排取热量平衡的区域综合能源系统优化调度方法。首先,根据地源热泵冬、夏季节运行特性,计算土壤年度排取热量不平衡率;其次,通过提高供冷季地源热泵使用时长以增加土壤排热量,确保地源热泵全年取排热量平衡;最后,构建了双层优化模型,上层模型以冬季系统运行成本最优,安排地源热泵出力,下层模型以系统夏季效益最优,考虑土壤取排热量平衡等约束优化地源热泵出力。仿真算例表明所提方法有效解决了土壤热失衡问题,系统能效得到提高。

太阳能+地源热泵并联热水系统冬季运行特性研究

利用笔者设计的太阳能+地源热泵并联热水系统实验平台,研究了该系统在冬季太阳能辐照量不足的情况下的运行特性。结果表明,采用太阳能+地源热泵并联热水系统不但可以满足学生公寓对生活热水的需求,而且总体效率保持在4.0以上,其中地源热泵系统在日均运行时间达16h的冬季依然保持着较高的性能,其COP值均值为3.0。太阳能+地源热泵并联热水系统在冬季宜采用地源热泵为主热源、太阳能为辅助热源或完全采用地源热泵制热的运行模式。

不同方式地下埋管换热器的实验研究

针对不同方式地下埋管换热器建立实验系统 ,并分别对砂石回填的单U型和双U型井埋管进行夏季排热和冬季取热实验。整理分析了冬、夏季节不同运行工况下的实验数据 ,在此基础上 ,以单位管长换热量为评价指标对不同埋管方式的换热性能进行分析比较 ,得出排热工况和取热工况下 ,单U型埋管单位管长换热量高于双U型。同时对埋管换热器的流量和进口水温对其换热性能的影响进行了研究 ,结果表明 ,随着流量的增大 ,排热工况与取热工况下 ,单位管长换热量均增加 ;随着进口水温的升高 ,单位管长排热量增大 。

地源热泵埋管换热器传热模型及其应用

介绍了地源热泵地下埋管(套管式和U型管式)换热器传热模型的理论基础和应用方法,并进行了实例计算,对计算结果进行了分析和讨论,其中重点对管群换热器的修正系数η的意义和计算方法进行了讨论,对使用GSHP.HTM主程序需要输入的已知参数及某些基础数据的确定方法进行了分析,对JSW.HTM子程序的计算公式及其数据的取值做了介绍。最后还对使用计算程序时应注意的问题做了分析讨论。

地源热泵系统工作井优化布设地下水热量运移模拟

针对地源热泵空调系统工作井优化布设问题,通过建立理想的"对井抽-灌"概念及数学模型,模拟拟建地下水源热泵系统特定水流及热源条件下抽水、回灌井不同间距夏季运行期间地下水热量运移过程,为抽、灌井合理间距确定等实际应用提供理论参考和依据。根据数值模拟结果,抽、灌井不同井间距对该热泵系统夏季运行期间地下水热量运移过程影响显著;场地区水文地质条件及运行方案下,热泵系统抽、灌井间距宜在50～60m间。

基于遗传算法的单U地源热泵钻孔内热阻研究

基于地源热泵单U地埋管二维换热模型,以钻孔内的换热热阻为目标函数,以回填材料导热系数、两埋管间距及管内水流速等参数为优化变量,利用添加了精英保留及迁移优化的遗传算法,对各参数同时变化时进行了目标函数优化,并分析了各参数对热阻性能影响,当回填材料导热系数、两埋管间距及流速均为最大值时,其对应的钻孔内换热热阻达到最小.研究结果对优化地埋侧换热器的设计具有一定参考价值.

输送能耗对地源热泵系统节能率的影响分析

对地源热泵系统节能率受系统输送能耗影响的问题进行了理论分析,并建立了地源热泵系统节能率与输送能效比之间的关系式。结合3个不同类型地源热泵系统的测试结果,分析了各系统的输送能效比和节能率。指出了降低地源热泵系统输送能耗的技术措施。

某地源热泵示范工程土壤热平衡研究

地源热泵作为清洁能源在中国发展迅速并主要用于大型公用建筑,若大规模开发利用使得土壤发生冷热堆积现象,会对系统效率产生影响。本文以山东省章丘市某地源热泵示范工程为例,利用两个供暖期、一个制冷期的监测数据,分析不同深度不同地层在工程运行过程中对土壤温度场产生的影响。研究结果显示,以砂岩、泥岩为主要岩性的地层,在地埋管间距为3.5m、冬季负荷大于夏季负荷的情况下,管群中心地带较外围冷负荷堆积情况严重,系统运行效率降低。建议冬季启用太阳能供暖系统并采用间歇运行的方式,解决取放热不平衡的问题。

地源热泵技术在暖通空调中的应用

从地源热泵技术的原理和分类着手,详细介绍了各种地源热泵在暖通空调中的应用情况,对其优缺点和需要解决的问题进行了分析比较,指出地源热泵是节能环保型暖通空调技术,大有发展前景。

太阳能—土壤源热泵系统联合运行模式的研究

针对青岛地区的气象条件 ,对太阳能—土壤源热泵系统联合运行的各种模式进行了模拟计算 ,并与土壤源热泵作了比较。结果表明 ,与土壤源热泵相比 ,联合运行各模式具有明显的节能效果 ,其节能率在 12 %以上 ,可作为实际工程设计。

一种新型的地源热泵与冰蓄冷空调联合运行系统

分析了目前国内外地源热泵与冰蓄冷空调系统的研究现状、技术优点及存在的问题。进而论述了两者联合运行的必要性,在此基础上构思出了一套以生态理念构建的复合式新型能源系统。最后结合目前国内在建的首个地源热泵及冰蓄冷中央空调系统工程,阐述了该工程冬季供暖,夏季制冷的控制策略,并对该新系统的经济性做了初步的分析。研究表明,该新型的复合式能源系统具有广阔的发展前景。

神经网络模型在地源热泵地下埋管换热系统中的应用

针对不同输入和输出变量建立了神经网络预测模型 ,对埋管换热进行模拟计算和预测 ,计算结果表明 :神经网络的模拟值与实验值相当一致 ,计算精度高。

浅层地温能开发利用对地质环境影响程度的探索性研究

结合已施工的浅层地温能资源开发利用工程,在收集分析地质、水文地质和地源热泵项目资料基础上,建立了地源热泵监测系统,即地下水地源热泵系统监测站、地埋管地源热泵系统监测站和20个地源热泵系统监测点。通过布设温度传感器以及数据采集装置,对地源热泵系统进行动态监测,采用GPRS无线传输系统实现监测数据的远程传输。对所监测的数据进行分析,进而评估浅层地温能资源的开发利用对地质环境的影响程度,认为土壤温度场变化与深度存在一定的相关性,且地温的变化与系统的换热功率相关。

基于全寿命周期成本的地埋管地源热泵系统间歇运行能效分析

间歇运行状态影响竖埋管地源热泵系统的换热性能,进而影响系统的全寿命周期成本(LCC)。利用DeST软件对某办公建筑进行了逐时负荷模拟分析,建立了地下换热器三维管群换热模型以及热泵系统各部分的能耗模型,通过对热泵系统在连续运行15年和间歇运行15年工况下的计算结果进行对比分析,间歇运行的LCC值相对于连续运行的LCC值降低了13.45%,间歇运行模式在热泵系统全寿命周期内的平均节能率为17.20%。间歇运行模式可以有效的提高系统能效和降低LCC值。

地热源热泵冬夏暖冷联供试验

介绍了自建的10KW浅层竖埋套管式换热器地热源热泵系统试验装置及测试仪表,试验内容及试验数据处理方法,通过一年多的夏季供冷,冬季供暖连续运行测试,得到了大量测试数据,测试结果表明,在我国夏热冬冷地区地热源热泵具有重大的节能意义和很好的发展前景。

地下水源热泵砂层阻塞试验研究(Ⅱ)

介绍针对地下水源热泵系统阻塞机制开发的砂层阻塞模拟试验系统。该观测系统采取透射式观测,可实时、直接地观测阻塞物的空间变化。系统采用双向水流驱动,可模拟地下水源热泵系统回灌和回扬的渗流条件。分别利用玻璃珠和砾石颗粒作为多孔介质,以碱性氧化铝颗粒作为悬浮颗粒,通过数值模拟说明孔隙的不同引起孔隙内的流体的流速是不同的。模拟发现,在最小孔隙处流体的速度往往是最大的,而在最小孔隙处颗粒也最易发生堵塞。可为解决环境安全评估等提供试验基础。

地源热泵空调系统用电负荷预测

建筑是能源的消耗大户,空调系统更是其中的主要消耗源。住宅在小区中使用地源热泵空调系统可极大地降低能耗,起到显著的节能减排效果。通过对地源热泵空调系统用电负荷的预测,以及对地源热泵节能特性的介绍,为推广新技术、创建低碳型社区提供了有效方法。