基于TRNSYS软件多能互补耦合系统的模拟分析

多能互补耦合系统是未来能源供应的主要形式,其核心在于因地制宜建立最小能耗组合不同的可再生能源,使得各种能源间优劣互补、相辅相成。本文基于TRNSYS软件对南京地区某科研楼的多能互补耦合示范项目进行模拟,得到太阳能-地源热泵-水源热泵-空气源热泵多能互补耦合系统,全天候保证科研楼的供暖和制冷需求,维持55~70℃的热水供应。系统的全年最小能耗为125 MW·h,能效比(COP)约为3。系统的总造价为31.89万元,运行约2年即可回归成本,具有良好的经济效益。

基于TRNSYS探讨合肥地区太阳能热水系统的经济性

本文以合肥地区一家四口家庭用生活热水为实例,通过TRNSYS软件模拟分析合肥地区太阳能集热器出口水温度,计算出不同辅助能源太阳能热水系统的热水单价。通过对目前太阳能热水系统经济性分析,指导合肥本地太阳能热水系统的设计与应用。

基于TRNSYS的CPC集热器太阳能热水系统的模拟分析

通过TRNSYS软件搭建了复合抛物面聚光器(CPC)集热器太阳能热水系统模型,对广州地区某小型别墅的太阳能热水系统进行了设计,并观察系统在1年(8760 h)中的运行情况。选取了系统在4个典型日的运行情况进行分析,得到了CPC集热器在春分日和冬至日的最高出口温度分别为67.5℃和68.2℃,在夏至日和秋分日的最高出口温度分别为85.7℃和83.3℃。CPC集热器的集热效率随进口流量的增大而增大,随进口温度的下降而升高;经测试,CPC集热器的最佳安装倾角为22°。对CPC集热器和平板集热器的集热性能进行比较后发现,二者的集热功率基本均随太阳辐照度的增加而增加,在冬至日12:00~15:00这个时段,CPC集热器的集热功率是平板集热器的1.5倍。

一种新型溶液除湿空调系统能耗及应用分析

传统空调系统通常采用温湿度联合处理的方式,该方式存在舒适性差、能源消耗大等问题。针对以上问题,提出一种利用复合直接蒸发冷却制冷水的溶液除湿空调系统,该系统可以有效节省功耗,符合节能减排的发展趋势。在研究过程中,以某办公楼为研究对象,利用TRNSYS仿真软件建立该系统,研究其在制冷季7—9月的能耗,分析其节能性及适用性。结果表明:当空调新风系统使用太阳能热水作为再生热源时,总供热能耗为6.1×10^(5)kW·h,总耗功为8.73×10^(4)kW·h。相比于传统空调系统,节能率达到55.2%,为降低空调系统能耗提供了新思路。

基于CFD与TRNSYS的圆形猪舍内环境控制研究

为了给寒冷地区密闭圆形猪舍提供内环境控制策略,试验以地处寒冷地区的张家口市某在建密闭圆形猪舍为研究对象,通过ANSYS FLUENT软件搭建计算流体力学(computational fluid dynamics,CFD)仿真模型,利用CFD模型计算猪舍在最低通风量标准条件下舍内污染气体质量浓度与风速分布,研究通风量对舍内污染气体质量浓度的影响;利用TRNSYS 17软件搭建猪舍温控仿真模型,以月舍温、月舒适时间占比和月暖通不保证率为评价指标,研究非供热策略、供热策略和调整养殖密度策略下猪舍全年通风量对舍内环境温度与舒适性的影响,筛选较为合适的猪舍全年温控策略,并对最适温控策略进行优化研究。结果表明:在圆形猪舍内每60°布置一组送、排风侧立管的“上送侧排”通风方案中,污染气体浓度随通风量增大而降低;在全年最低通风量[0.35 m~3/(h·kg)]标准条件下,养殖区域猪只背部高度平面的平均风速为0.3 m/s,猪只呼吸高度平面NH_(3)、H_(2)S、CO_(2)质量浓度最大值分别为1.02,0.021,525 mg/m~3,上述参数均满足猪舍养殖环境要求,即通风量、污染物浓度、猪只吹风感之间得到较好平衡。调整养殖密度策略比供热策略的全年平均月舒适时间占比高1.5百分点,全年平均月暖通不保证率低0.2百分点;调整养殖密度策略在夏季的平均月舒适时间占比比非供热策略高4.3百分点,月平均舍温低0.3℃,因此育肥猪舍采用调整养殖密度策略调节猪舍温度更为合适。猪舍采用调整养殖密度策略调节猪舍温度时,将5,9月份的通风量从0.50 m~3/(h·kg)提升至0.68 m~3/(h·kg),使这两个月份的月平均舍温均下降2.3℃,月暖通不保证率分别从1.6%和7.2%下降至0.9%和3.6%,月舒适时间占比分别从35.9%和26.1%提升至70.4%和59.4%;夏季采用遮光板辅助降温措施可使午间猪舍温度降低0.3~1.2℃,使猪舍温度更加舒适。说明应用新风全热交换器和湿帘-风机系统并适当调整通风量或养殖密度可以达到密闭圆形猪舍的环境控制要求。

光伏/光热耦合空气源热泵系统性能优化

为探究某地区光伏/光热耦合空气源热泵供暖系统的运行性能,采用实测与建立模型数值分析相结合的方法,对冬季供暖系统在典型日运行下发电量、耗电量、供暖效果以及总投资费用进行分析和讨论。首先,建立Trnsys仿真模型,利用该模型对供暖季进行模拟计算及实例验证;其次,利用非支配排序遗传算法,将光伏/光热组件倾角、光伏组件与光伏/光热组件面积、空气源热泵制热量、储热水箱温度、蓄电池容积作为优化变量,以光伏系统发电量最高、供暖系统耗电量最低、系统初始投资最低为目标,在JEplus软件内进行多目标优化,提高该系统的运行性能。最优目标下的配置方案表明,在系统初始投资增加0.97万元的基础上,光伏发电总量增长了117.40%,系统耗电量降低了38.76%。

室内毛细辐射空调运行能耗集成动态模拟分析

空调运行能耗分析容易受到负荷谐波分量影响,导致分析结果不精准。为了提高能耗分析的精度,提出了室内毛细辐射空调运行能耗集成动态模拟分析。构建冷水机组、地源热泵和散流器新风机组的能耗动态模型,计算各设备能耗;使用TRNSYS软件模拟瞬态空调运行;分解负荷扰量谐波,迭代求解模型,实现运行能耗集成动态模拟。测试结果表明,该方法对单、双冷源系统的能耗分析结果与实际数值的误差分别为95 kW·h、100 kW·h,提高了能耗分析精度。

太阳能-地源热泵复合系统的性能分析及优化

以应用于西安市周边地区农村住宅的太阳能-地源热泵复合系统为研究对象,利用TRNSYS软件对该复合系统进行建模。首先,对复合系统中主要部件的参数计算方式进行了详细阐述;其次,对复合系统中的太阳能集热器倾角与蓄热水箱容积进行了分析;最后,从太阳能集热系统集热量、地源热泵系统能耗及能效比(COP)等角度对复合系统的运行工况进行优化。研究结果表明:在整个供暖期,在集热器倾角为52°、蓄热水箱容积为0.45 m^(3)时,整个复合系统的总能耗最低;优化后的复合系统的总能耗为1089.6 kWh,地源热泵系统在运行期间的平均COP为3.5371,太阳能集热器的累计集热量为327.3 kWh。研究结果为西安市及其周边地区应用太阳能-地源热泵复合系统的设计及优化奠定了基础,对实现碳达峰及碳中和目标具有重要意义。

加拿大卡尔加里市Okotoks小镇太阳能小区建设

简要介绍了北美目前最大的跨季太阳能储存项目——加拿大Okotoks小镇的太阳能小区建设,对其太阳能供热系统的工作原理及利用土壤床作为储能体进行大规模跨季节太阳能储存的方法进行了分析。该项目根据不同季节可利用太阳能数量的不同,分别设置了短期(临时)太阳能储箱(STTS)及跨季节太阳能储存箱(BTES),以提高太阳能的利用率。其中,BTES的效率可达50％以上。小区太阳能家用热水系统(DWH)可满足住户60％的热水需求,而太阳能采暖系统则可满足90％采暖要求;建成后每幢住宅每年可减排5t温室气体,整个小区可减排260t／年。

烟气余热复合供暖对生物质直燃发电系统性能的影响

针对生物质直燃发电系统排烟含水蒸汽量大、潜热回收潜力巨大的状况,首次提出了一种生物质直燃发电与吸收式热泵和水源热泵集成的热电联供系统,利用TRNSYS软件对复合供暖系统进行了建模,分析了系统的稳定性,并对系统进行了分析及系统效益分析.结果表明:复合供暖系统在采暖季可以稳定为用户输出热量,其中采暖季吸收式热泵运行的性能系数均值为1.61,水源热泵的性能系数平均值为4.32,复合供暖系统的效率为41.85%.加入复合供暖系统后,节能率提升了5.2%,综合能源利用率提升了7.8%,烟气余热回收利用率提升了15.5%,年节约标煤6416.5 t,年减排CO2量16682.98 t、SO2量128.33 t、NOX量449.16 t.

光伏光热-热泵系统供热水箱与蓄热水箱匹配研究

为了研究光伏光热-热泵系统供热水箱与蓄热水箱大小匹配的问题,利用TRNSYS软件建立了光伏光热-热泵系统的仿真模型。利用实测数据对仿真模型进行了验证,结果表明误差均在合理值范围内,认为构建的仿真模型具有准确性和可靠性。针对100,200,300 L这3种不同容量的供热水箱,分别选取了30,60,90 L/m^(2)的蓄热水箱来匹配各容量的供热水箱。对系统仿真模型进行了全年运行性能模拟,并选用全年?损作为评价指标对系统进行评价,模拟结果表明,对于3种不同容量的供热水箱,蓄热水箱容量皆为60 L/m^(2)时系统全年?损值最小,推荐匹配各容量供热水箱的蓄热水箱大小为60 L/m^(2)。

新型铝排管太阳能热水系统设计与仿真

为减少传统能源在生活中带来的环境污染问题,进一步提高用户生活质量,降低用户生活成本,设计了以铝排管平板集热器为主的变流量太阳能热水系统,依据蓄热水箱热源侧出口温度与铝排管集热器出口温度的差值进行系统的变流量控制运行。以包头市气象条件为例,对分时段供水量、集热器面积和蓄热水箱等参数进行了设计,在trnsys软件中进行了仿真模拟,从蓄热水箱出口水温、用户侧出口水温及耗电量分析来看,该太阳能热水系统的全年出口平均水温均可维持在55℃以上,且使用成本比利用传统能源降低了38.4%。

太阳能辅助地源热泵联合供暖系统模拟研究

为了改善寒冷季节建筑物供暖能耗偏高的问题,利用太阳能光伏光热系统辅助地源热泵(PV/T-GSHP)进行联合供暖。以北京市某民用节能建筑为研究对象,利用瞬时系统模拟程序TRNSYS对PV/T-GSHP系统在供暖季(2018-11—2019-03)的应用进行了模拟分析。针对当地气象参数和系统设备性能指标,建立了4种不同的温度调控策略,并与传统的地源热泵系统(GSHP)模拟结果进行对比。研究结果表明:PV/T系统的光电、光热转换效率分别达到了15.0%和46.6%;与GSHP系统相比,PV/T-GSHP系统的性能系数和整体性能系数平均提升了6.9%和10.3%;通过10 a的长期运行模拟,PV/T-GSHP系统的土壤温度降幅仅为8.0%。

分布式太阳能集中供暖系统用户与集中蓄热装置容量匹配优化设计

以蓄热系统各部分蓄热容积为决策变量,蓄热系统全寿命周期费用总现值为优化目标建立蓄热系统优化模型,并通过Hooke-Jeeves优化算法进行求解。以西宁市某小区为案例进行蓄热系统优化,结果表明:用户总蓄热容量与集中蓄热容量的最优配比为3∶2。分布式各蓄热水箱最优容积相比传统太阳能系统蓄热容积计算结果减少40%以上。随着蓄热水箱容积的增大,系统辅助热源供热量先降低后升高,太阳能产热量先升高后趋于定值,系统初投资呈增加趋势,运行投资与蓄热系统寿命周期费用总现值均呈先降低后升高的趋势。最后以寿命周期费用节约百分比为评价指标分析影响因素的影响程度,敏感性大小依次为锅炉供热单价>折现率>寿命周期。

夏热冬冷地区太阳能光伏/光热−地源热泵联合供热系统运行性能模拟

以夏热冬冷地区的典型居住建筑为例,利用TRNSYS软件研究光伏/光热−地源热泵(PV/T-GSHP)联合供热系统的运行性能以及主要设计参数(PV/T组件面积、地埋管间距和地埋管长度)对联合供热系统运行性能的影响。研究结果表明:PV/T-GSHP联合供热系统能有效保证土壤热平衡,系统运行20 a后土壤温度仅增加0.8℃;PV/T-GSHP联合供热系统的热泵机组季节能效比相对于传统地源热泵(GSHP)系统提高43.8%,与独立光伏(PV)系统相比,PV/T组件的光伏电池最高温度降低约35℃;当PV/T组件面积增加至屋顶面积的2/3时,热泵出水温度大于5℃;当PV/T组件满屋顶安装时,太阳能保证率接近100%;地埋管间距对PV/T-GSHP联合供热系统的太阳能保证率影响很小,可以忽略;在不同的PV/T组件面积下,热泵机组季节能效比均随地埋管长度增加而小幅度上升。

太阳能-第二类吸收式热泵联合供热系统性能的数值研究

可再生能源和新型节能技术的综合应用,可以解决我国北方地区冬季采暖产生的能耗和污染问题。基于上述理论,文章构建了太阳能-第二类吸收式热泵联合供热系统,并提出了4种运行模式以达到冬季稳定供暖的目的。文章建立了第二类吸收式热泵机组的数学模型,并利用MATLAB软件编写了机组模块。同时,借助TRNSYS软件建立了太阳能-第二类吸收式热泵联合供热系统的仿真模型,并基于冬季典型日的模拟结果分析了该系统的性能。模拟结果表明:太阳能-第二类吸收式热泵联合供热系统是可行的,该系统在运行期间可为用户提供60℃以上的采暖热水,系统的太阳能保证率可达到0.615;与燃气锅炉供热相比,节省了45.7%的燃料费用。

辐射-新风复合系统室内热环境影响因素模拟研究

以苏州市采用辐射−新风复合系统的一个次卧室为研究对象,运用TRNSYS软件进行模拟研究。研究在夏季工况下室内设定温度、辐射末端供水流量、供水温度对辐射−新风复合系统室内热环境和室内温度滞后时间的影响,并探究了系统合适的预冷时间。结果表明,在夏季工况下,室内设定温度和供水温度改变时室内热环境变化较大,供水流量对室内热环境有一定的影响,供水流量从220 kg/h增加到260 kg/h时,室内温度达到设定温度的时间提前了1 h,供水流量不同,室内热环境达到稳定的时间也不同;供水温度对室内热环境的影响比供水流量明显,供水温度越低,预计平均舒适度PMV达到Ⅰ级舒适范围的时间越短;为满足室内热舒适的要求可提前1.0~1.5 h开启系统。

太阳能辅助空气源热泵系统多地区适用性研究

为探究太阳能辅助空气源热泵系统在不同太阳能资源等级地区的适用性,根据年太阳辐照量的不同,依次选取太阳能资源等级为Ⅰ—Ⅳ级的拉萨、张家口、杭州、贵阳作为研究对象,使用TRNSYS软件进行系统的模拟。选择热泵功率、水箱容积、电辅热功率、集热器面积、集热器方位角和倾斜角6个参数作为优化变量,以生命周期成本为目标函数,利用粒子群优化算法得到各地区的最佳设备参数,并对优化后的系统进行经济性、敏感性分析。研究结果表明:拉萨和张家口地区的太阳能辅助空气源热泵系统最优运行方式为热泵搭配集热器,而杭州和贵阳地区的系统最优运行方式则为热泵搭配电辅热;其中,贵阳地区的热泵运行效率最高,为2.94,拉萨地区的系统运行效率最高,为2.26,杭州地区的系统单位制热量成本低,为0.48元/k W;选用相对灵敏度分析可知,热泵功率对各个地区系统的生命周期成本均具有显著影响。所得结果可为太阳能辅助空气源热泵系统的优化设计提供相应的理论依据。

窗户对建筑能耗的影响研究

窗户是建筑不可缺少的重要组成部分 ,也是建筑能耗的最大因素 .利用TRNSYS软件对建筑能耗进行模拟计算 ,分析了窗户的有关特性参数如透光率、窗墙比、窗台高和窗户朝向等对采暖和空调能耗的影响 ,验证了建筑东西向长、南北向短的节能特性 .

空气源热泵在东北地区实测与优化方案研究

在东北地区搭建了空气源热泵测试系统,对其运行效果进行评价,针对其运行过程中存在的问题进行优化。利用TRNSYS软件搭建了空气源热泵耦合太阳能系统,对比分析了2个系统的运行特性,并对空气源热泵耦合太阳能系统经济性和节能减排性进行评价。研究结果表明,空气源热泵耦合太阳能系统COP为2.02,相比于空气源热泵测试期间1.77提升14%,能耗减少20%。空气源热泵耦合太阳能系统相比于空气源热泵系统节能率为20%,减少排放CO_(2)332.5 kg,减少排放SO_(2)2.7 kg,减少排放粉尘1.4 kg;初投资增加5300元,投资回收期为6.4 a。