中深层地埋管热泵供热系统运行特性实测研究

通过大量工程实测研究,总结了中深层地埋管热泵供热技术的运行特性。中深层地埋管具有出水温度高、取热功率大、长期运行稳定的特点,为热泵系统提供了高品位的低温热源,以提升其运行性能;同时中深层地埋管自身存在间歇蓄热特性,能很好地满足建筑供热需求变化与柔性用能;无级变频热泵机组更适合与中深层地埋管匹配运行,节能减排效果显著;热源侧水系统具有小流量、大扬程,且阻力随着流量变化而大幅度变化的特性。研究结果可为提升该技术的供热性能提供关键指导。

水源热泵回灌中大肠杆菌阻塞迁移沉积特性参数试验研究

以地下水源热泵回灌过程中大肠杆菌堵塞作为研究对象,通过自主研发的砂层颗粒迁移-沉积试验系统观察大肠杆菌在多孔介质孔隙孔道内的运移、沉积。以3种不同长度的试验箱体开展大肠杆菌在多孔介质里的运移沉积规律,通过试验得出:1)石英石颗粒内部的内摩擦力有利于大肠杆菌的沉积,流动速度对大肠杆菌引起的微生物堵塞起到关键作用:2)3种(60、80、100 cm)不同长度的试验箱体在流速作用下以100和80 cm为对象,其沉积率提高了57.1%;以80和60 cm为对比对象,其沉积率提高了27.3%;3)大肠杆菌的恢复率与流体速度也成正相关作用,其堵塞原理类似沉积率特性。

寒冷地区分布式清洁供暖技术研究进展

分布式清洁能源已应用于北方寒冷地区供暖中,本文分析了我国北方现有分布式清洁供暖技术的优劣,包括太阳能供暖、空气源热泵、污水源热泵、土壤源热泵、中深层无干扰地热和天然气供暖等,并对其在清洁供暖中存在的共性问题进行分析,探讨解决路径。研究发现:太阳能供暖多作为常规采暖的辅助热源;准双级压缩可解决空气源热泵室外机结霜问题;地源热泵可为唯一供暖热源方式,应用受周围可提供热源的限制;天然气供暖热保证率好,造价高。受国家鼓励机制影响,多能互补、系统集成将是今后清洁供暖领域发展的热点。

水位波动下砂层中颗粒运移及沉积特性试验研究

受大型水利工程调控及季节性降水影响,江河湖沿岸地下水位呈现出周期性变化规律,水位波动是地下水回灌等工程中影响砂层中颗粒运移及沉积特性的重要因素。通过砂层迁移-沉积试验系统开展了颗粒迁移-沉积特性试验,并采用浊度-浓度关系、穿透曲线、颗粒粒径、沉积量、流出液颗粒粒径分布、孔隙水压力及细观观测等方式实现了从宏观到细观、从定性到定量分析颗粒的迁移-沉积规律。结果表明:在相同的波动幅度下,随着水位的不断升高,悬浮颗粒横向上扩散的趋势愈加显著且渗透力作用逐渐增强,颗粒更容易沉积在多孔介质表面或孔隙通道角落中;在不同波动幅度下,注入小粒径颗粒时,随着波动幅度增加流出液浓度及峰值增大,大粒径颗粒与小粒径颗粒呈现相反规律;在相同尺寸的多孔介质中,悬浮颗粒粒径越大相对浓度峰值越低,大颗粒在孔隙中更容易由于筛滤作用发生沉积,从而造成多孔介质孔隙率和渗透性降低。

面向清洁电力消纳的中深层地埋管热泵蓄能系统设计方法研究

电驱动热泵技术在为建筑提供清洁冷热的同时,也成为了与电网协同、消纳清洁电力的关键环节。本文以电驱动热泵技术为核心,冬季供热采用中深层地埋管提供高品位低温热源,夏季供冷结合冷却塔技术构建高效冷热供应系统。在此基础上结合用户侧蓄能技术,实现日间冷热蓄存,同时以充分消纳本场光伏发电及市政清洁电力为目标提出了系统的设计方法与运行控制策略。随后以我国某大型公共建筑为例开展了定量分析,以明确其实际节能减排效果。

中深层套管式地埋管地源热泵系统能效分析

中深层套管式地埋管地源热泵系统的能效受多种因素影响,为保证其高效运行,对其影响因素进行研究尤为重要。本文建立了中深层套管式地埋管地源热泵系统换热器传热模型,采用工程实测数据验证该模型的准确性。基于该模型,量化了一个供暖期内多种因素对系统能效的影响。结果表明:进口水温和岩土导热系数对系统能效具有重要影响,回填材料导热系数对其影响较小;增大循环流量会提高取热功率,但系统能效也随之降低,当循环流量由8.33 kg/s增大至10.56 kg/s时,取热功率提升4.95%,能效下降1.23%;增大外管管径、岩土和回填材料的导热系数能够提升系统能效,但达到一定数值后,对能效提升效果不显著。本研究对中深层套管式地埋管地源热泵系统长期稳定运行及能效提升具有参考意义。

基于BP算法的中深层同轴套管换热量预测

通过搭建热泵测试试验台,进行多工况试验获取试验数据来建立BP神经网络同轴套管换热量预测模型,并进行仿真模拟,对同轴套管换热量进行预测。结果表明:(1)热泵系统在水流量28 m^(3)/h、回水温度10℃的工况下稳定运行能效最高,同轴套管有效换热量为563 kW。(2)隐含层节点数为12时,BP神经网络预测模型最优,训练最大均方误差MSE为0.023%,最优模型基本结构为9-12-1。(3)对比同轴套管换热量预测值与检验值仿真结果,BP神经网络同轴套管换热量预测平均百分比误差MAPE为0.235%,预测准确率为99.765%。该预测模型具有较高的精度和可靠性,能够准确预测同轴套管换热量的变化趋势,对于提高热泵系统的能效和性能具有广泛的应用价值。

温室大棚地热能与空气能多能互补能源配比研究

“双碳”目标下采用可再生能源解决温室大棚的供冷、供暖,构建安全、绿色、智慧、高效的能源系统成为了温室大棚的发展方向。近年来,中深层地热能、浅层地热能、空气能在温室大棚供热中的应用得到快速发展。以河南省周口市扶沟县某农业产业园为例,结合区域地热资源情况,提出了中深层地热+地源热泵+水源热泵、中深层地热+地源热泵+空气源热泵、地源热泵+空气源热泵、地源热泵+水源热泵4种可再生能源配比方案。结果表明:地源热泵+水源热泵投资最高,地源热泵运行费用是中深层地热的2.01倍,空气源热泵运行费用是水源热泵1.95倍,地源热泵运行费用与水源热泵相相近。能源利用优先级排序为中深层地热能>地源热泵>水源热泵>空气源热泵,采用中深层地热+地源热泵+水源热泵方案为最优的能源搭配方式。

PV/T耦合中深层地源热泵供暖系统运行特性研究

为解决中深层地源热泵系统(GSHP)地温衰减的问题,以邯郸市某民用节能建筑为研究对象,基于TRNSYS建立一种PV/T耦合中深层地源热泵系统(PV/T-GSHP),并与GSHP系统对比,模拟分析运行20 a PV/T-GSHP系统运行特性。探究PV/T组件的相关参数对土壤平均温度的影响。最后,将PV/T-GSHP系统与其他系统进行能耗对比。研究结果表明:与GSHP系统相比,PV/T-GSHP系统机组COP从6.44提高到6.81,但由于增加了泵功,系统COP降到2.38,但考虑发电量,平均每年可获得10015.831元收益;相似结构建筑PV/T组件屋顶铺设占比越大,集热泵流量越小,土壤平均温升越快;不考虑发电量时,PV/T-GSHP系统比燃气锅炉系统能耗高8.46%,与燃煤锅炉和电锅炉系统相比,分别可节约11.04%和48.55%的能耗;综合发电量时,20 a实际获得的发电量收益折合成燃煤量为210.05 t。

水热型中深层地热在热源厂的应用分析

通过工程设计实例论述水热型中深层地热在热源厂的应用分析,包括技术路线分析、设计方案分析、装机选型以及中深层地热的适用性分析等。通过对水热型中深层地热的梯级利用,加热市政热网的回水,进一步加大片区内的可再生能源的利用、降低化石能源的消耗,达到节能减排的目的。

储热对中深层套管式地埋管供热系统能效提升的影响

针对中深层套管式地埋管供热系统长期运行存在地下岩土冷堆积、系统取热能力下降等问题,文章建立了中深层套管式地埋管换热器传热数值模型,基于有限差分法对控制方程进行离散,采用实验数据验证模型的准确性。分别研究了储热水温以及储热水质量流量对次年供暖季地埋管取热功率、系统能耗和系统能效的影响。研究结果表明:储热首先应确定储热水温的阈值,进口水温低于阈值将无法实现向岩土储热,该研究工况下的储热水温阈值为50℃,运行500 h后,当进口水温从50℃增加到80℃时,取热功率、系统能耗、能效分别提高54.41 kW,8.96 kW,0.17;当储热水质量流量从1 kg/s提高到7 kg/s时,取热功率、系统能耗、能效分别提高7.71%,6.34%,1.19%。因此,建议采用小流量高水温进行储热,能够提高储热效果并减少能耗。该研究为中深层地源热泵系统储热提供理论基础。

地埋管技术研究现状与展望

地源热泵技术是利用地热能的重要方式之一,地热能可代替常规能源用于建筑物的制冷和供热,在建筑节能减排中起到积极作用。地埋管是地源热泵系统的重要部件,目前关于地埋管技术研究主要集中在浅层(40~200 m)和中深层(1 500~3 000 m)地埋管,浅层和中深层地埋管技术发展为中浅层(200~600 m)地埋管技术的研究提供参考。中浅层地埋管的单井换热量数倍于浅层地埋管,并且可以承担更大的冷热负荷不平衡率,拓宽了地源热泵的应用范围。文中总结了浅层、中浅层和中深层地埋管的基本原理、理论研究和技术应用,对未来技术发展提出展望。

中高温热泵新工质HTR02实验研究

本文从中高温水源热泵对制冷剂的特殊要求入手,通过研究工质的性质、材料相容性、油溶性,开发了一种综合性能较好的混合工质HTR02。通过对新工质在中高温水源热泵试验台机组的大量热工性能试验以及对试验结果的误差和性能分析,表明该工质能够产生75℃左右的热水,有较高的性能系数,具有很好的应用前景;最后还引用比容积压缩功的方法讨论了新工质充灌原有R134a压缩机时的匹配问题。

中高温热泵工质及试台研究

本文介绍了作者自行搭建的中高温水源热泵机组试验台,以及在此装置上对新的中高温环保工质HTR01的试验 研究。试验台的特点是利用自然平衡压力点,设计了冷热混水系统,达到即节能又易于控制的目的。通过对新工质HTR01 的大量热工性能试验,以及对试验结果的误差和性能分析,为中高温水源热泵大型样机的设计提供了基础。

中深层地热源热泵供暖系统能耗和能效实测分析

介绍了中深层地热源热泵供暖系统的构成、工程案例基本信息及测点布置情况。通过连续48h以上的监测,得到了中深层地热源热泵供暖系统的实际运行情况。介绍了几类常规热泵系统热源侧出水温度的连续监测情况。通过对比可知,中深层地热源热泵系统热源侧的出水温度明显高于其他几类常规热泵系统。计算结果显示:中深层地热源热泵系统热源侧换热器单位长度取热量可以达到常规地源热泵系统的2.0~3.6倍;中深层地热源热泵系统的机组能效和系统能效都得到了提升;中深层地热源热泵供暖系统适合为居住建筑供暖。

中高温除湿干燥机的不同工质特性分析

除湿干燥机的工质对机组的性能与联合干燥的温度都有较大的影响,是研发高性能热泵除湿机的重要课题之一。对R22,R134a,R142b和新型环保中高温工质HTR01从基本物性、安全性、环保性和循环特性等方面进行了分析和计算。结果表明,HTR01在直接充灌R22压缩机时既能满足与常规蒸汽联合干燥的要求,又能保证机组高效稳定运行。

第二类吸收热泵的研究和发展

介绍１０年来对第二类吸收热泵的研究情况，说明第二类吸收热泵的发展趋势。

一种过冷器耦合的准二级压缩热泵系统特性分析及优化

提出了一种过冷器耦合的准二级压缩空气源热泵系统,该系统由两个三套管换热器将两个带过冷器的准二级压缩热泵系统耦合成一个系统,其除霜方式为基于热气旁通除霜的系统耦合除霜,解决了热气旁通除霜时室外换热器产生液态制冷剂的蒸发问题,提高了空气源热泵在低温高湿环境下运行的性能;对新系统正常制热工况进行仿真优化,找出低温工况的最佳中间温度及相应补气系数;对最佳中间温度进行关于冷凝温度和蒸发温度二元线性拟合并得到经验拟合公式。

中高温热泵热水器新工质TJR01循环性能分析

为了研究新工质TJR01的性能,对TJR01和R22两种工质的基本物性进行了分析,并把充灌TJR01的热泵热水器机组放在房间热平衡室内进行实验.通过改变室外环境温度、进水温度和出水温度来研究TJR01在空气源热泵热水器上的循环性能和排气压力.结果表明,TJR01可灌注式替代R22;当环境温度为(21.8±0.3)℃、进水温度为(14.2±0.4)℃,排气压力在R22压缩机的正常工作压力范围内时,灌注TJR01的热泵热水器可产生60℃的热水,且其循环性能大于3.2.

高性能吸收式循环与新工质

综述了国外高性能吸收式循环（含制冷与热泵的高ＣＯＰ循环、热变换高温升循环、吸收－压缩混合循环等）和吸收式新工质研究及其效果，并对发展方向、风冷化与热泵化技术、新制冷剂的新型循环作了分析评述。