Developing Operational Model for Heat Pumps as Space Heating and Domestic Hot Water Provider

In the United Kingdom, means of meeting domestic heating is being electrified to decarbonise in effort to reduce the greenhouse gases emissions from the burning of natural gas. Therefore, the uptake of heat pumps is on the increase. The operation and working principle of heat pumps must be well understood in the investigations of their impacts on the grid and the grid assets, especially distribution transformers which could be overloaded due to higher peak load demand. This work develops an operational model of heat pumps as combined space heating and domestic hot water provider implemented in MATLAB. The developed operational model of heat pumps is adaptable and repeatable for different input parameters. The developed model is used to generate daily average demand profiles of heat pumps for a typical winter weekday and a typical summer weekday. The generated demand profiles of heat pumps by the developed model compared well with the demand profiles of heat pumps generated from actual field projects which are usually expensive and time-tasking.

光伏、光热与空气源热泵热水系统碳减排特性仿真与实测

我国生活热水供热品质、使用量逐步提升,其能耗在建筑节能发展过程中占比突显。为比较太阳能热利用、光伏电加热及空气源热泵热水系统的碳减排特性,本文建立了各类系统的性能化设计模型,并会同国家级检测中心开展了实测验证,分析了系统碳减排特性与室外环境温度、太阳辐照资源及运行控制策略的相关性。结果表明:严寒、寒冷地区低温环境显著影响太阳能集热保温和空气源热泵蒸发工况,在Ⅱ类太阳能资源区太阳能热水系统碳减排贡献更大;夏热冬冷、夏热冬暖地区空气源热泵性能最优,Ⅱ、Ⅲ类太阳能资源区受归一化温差影响,太阳能热利用时长和稳定性不及光伏电加热热水系统;光伏电加热热水系统受光伏组件效率影响,能源利用率不及太阳能热水系统,但通过增加光伏装机容量获得的节能收益提升最为显著。

高校食堂空气源热水系统的应用

以南通市某高校食堂项目为例,结合高校食堂的热水用水特点,对高校食堂热水热源、热水定额、冷水温度等各参数对高校食堂热水系统的影响进行探讨,并给出合理的取值建议。

太阳能-空气源热泵热水系统新型组合优化设计

太阳能-空气源热泵热水系统(solar-air source heat pump hot water system, SAHWS)常用于宿舍楼宇供暖,通过对系统参数的优化设计可显著提高系统能效性能与环境友好性。为得到一种综合考虑SAHWS经济、能源、环保与节能的优化方法,提出了一种新型组合优化设计策略,并利用TRNSYS软件搭建系统仿真模型,以西安、西宁、拉萨这3座不同太阳能资源等级城市为例,对SAHWS运行工况对比分析。结果表明:与常用生命周期成本设计相比,所提出的组合优化设计不仅降低了系统成本,还有着较低的系统能耗;组合优化设计的热泵能耗与工作小时数最短,且有最低的热损,在投资成本、系统季节性能因子、太阳能保证率以及碳粉尘、二氧化碳排放量均有较好表现。

住宅户内空气源热泵生活热水系统循环恒温能耗分析

基于3个住宅户型案例的空气源热泵生活热水系统,对系统配水管道采用循环恒温方式维持热水用水温度时的管道散热量进行计算评估,分析了循环恒温不同运行模式下的增量能耗和电耗,提出当前全装修住宅空气源热泵热水设备应集成管道恒温循环装置及控制装置等建议。

24h全日集中空气源热泵热水系统贮热水箱容积的分析探讨

在空气源热泵热水系统设计中,贮热水箱容积的计算至关重要。介绍并分析了现行标准规程贮热水箱容积的计算公式,指出了公式运用时可能存在的问题。针对空气源热泵定时运行、24 h全日集中热水供应系统,根据热泵运行时间与用水高峰持续时段的覆盖关系,分情况分析并推导了贮热水箱容积的计算公式。在设计取值范围内,对上述推导公式计算的贮热水箱容积进行了分析。提出了贮热水箱容积在方案阶段的估算建议值。

“空气源热泵-太阳能”热水系统在高校学生公寓的应用

学生公寓热水需求量大且用水时间较为分散,选择少污染且高效的热源形式,对高校的节能减排有重要的意义。空气源热泵辅助太阳能热水系统水温恒定,可全天候供应热水,满足阴雨天及冬季使用热水需求,智能化程度高,节能效果明显且项目回收周期短,可以在高校中推广使用。介绍山东某高校公寓实际运行的空气源热泵辅助太阳能热水系统及其控制原理;并通过对电热水器和单独采用空气源热泵制取热水方式的年耗电量计算,与实际运行项目的年耗电量比较,对其节能性进行分析。由于对系统各设备的启停采用了智能控制系统,能够对系统运行模式进行灵活调控,使得该系统比电热水器节电75%,比独立空气源热泵系统节电30%。根据2021年项目实际年收入,预计该系统回收周期为4.2年。

太阳能与空气源热泵集成系统在医院生活热水供应中的应用与效益分析

文中以南昌大学第一附属医院象湖院区为例,对比分析了传统燃气热水系统与集成太阳能光热和空气源热泵系统,结果表明,后者在节能和经济效益上均优于前者。文中提出了改进系统设计和提升能效的策略,旨在为医疗行业太阳能光热技术的推广提供理论和实践指导,促进绿色能源在该领域的应用。

夏热冬冷地区空调冷热源配置的多目标优化

为实现“双碳”背景下清零建筑直接碳排放的目标,夏热冬冷地区建筑空调冷热源越来越多地采用空气源热泵加水冷式冷水机组的复合架构。其中,空气源热泵冬季供热,夏季与水冷式机组共同供冷。由于空气源热泵供冷能效较低,提高水冷式机组容量配置,尽可能使之分担更多的冷负荷,有利于降低系统供冷能耗,但系统投资也将随之上升。因此,有必要研究复合架构下空调冷热源配置的综合优化方法。利用层次分析法,计算空调冷热源系统的节能性、环保性、经济性、节材性等不同目标维度的权重,建立空调冷热源的综合优化目标函数。设计空调冷热源配置的优化流程,并以上海某办公建筑为例进行分析。结果表明,随着水冷机组容量的增加,空调冷热源系统的全年能耗降低,耗材生产能耗、折算年费上升,而碳排放呈先降后升的规律。多目标优化方法可以更好地实现各项指标之间的平衡,为相关研究及实际项目决策提供参考。

太阳能热泵复合系统应用与节能分析

本文分析计算了广东某地区一个300间客房的酒店采用太阳能和热泵复合系统供应热水的方案,并且和采用电热水器供热水的方案进行了对比。研究表明,采用太阳能热泵复合系统仅需要18匹的热泵配20平米的太阳能集热器,即可满足每间客房8小时供热水的需求。供应热水的方案无论从初投资还是运行费用以及环保方面,都具有明显的优势。该方案可以为类似热水需求单位提供理论和现实的指导。

中学宿舍热水系统设计及其技术要点

对成都七中新校区学生宿舍热水系统设计进行介绍和分析,根据中学宿舍建筑的热水使用特点和后期项目反馈情况,提出采用空气源热泵系统时需注意的问题;选用冷水供水泵流量时,完全按规范要求计算,结果出现了设计秒流量小于设计小时水量的情况,介绍了项目冷水供水泵流量的复核修正方法;分析了项目保证热水系统循环效果的措施以及给水管道布置方法。

不同采暖方式的排放与经济性比较

建筑采暖是能源消耗的重要组成部分。通过动态负荷软件计算了北京、乌鲁木齐、重庆和上海的典型居民家庭(120 m2)的逐时采暖负荷;考虑配置空气源热泵(含水箱)、燃气采暖热水炉两种不同的采暖方案和对应的运行控制策略,获得了采暖能耗、运行费用、碳排放等逐时运行数据。结果表明:空气源热泵的采暖方式具有更好的经济效益和碳排放效益,不同城市具有不同的表现,重庆的运行费用和碳排放都处于较低的水平。

吨水耗电量在太阳能空气源热泵热水系统的应用

随着建设绿色低碳校园的理念提出,太阳能空气源热泵技术在高校得到了广泛应用。为了更好地分析和评价太阳能空气源热泵热水系统的节能降碳效果,以某高校宿舍楼为研究对象,设计了并联式太阳能空气源热泵(SC-ASHP)热水系统,分析了该系统的年实际运行情况,并与单一热泵(ASHP)热水系统的运行情况进行了对比研究。结果表明:该高校宿舍楼典型用水高峰期在18:00-22:00时,这有利于并联式太阳能空气源热泵热水系统在白天利用太阳能加热水箱,剩余不足部分由热泵进行补热。吨水耗电量可作为评价该热水系统运行效果的关键参数,并联式太阳能空气源热泵热水系统吨水耗电量y随环境温度T_a升高在逐渐降低,随进水温度T_(in)升高先减小后增大。在T_a和T_(in)都是11.5℃时,系统吨水耗电量达到最小值,这是因为当T_(in)>11.5℃时,不利于热泵凝汽器放热,热泵效率降低,热水系统吨水耗电量随之增大。并联式太阳能空气源热泵热水系统吨水耗电量整体低于单一热泵热水系统,其中热泵对系统吨水耗电量的影响最大。并联式太阳能空气源热泵热水系统比单一热泵热水系统年平均节省电量为4.18万kW·h,年平均降低CO_(2)间接排放量为41.67 tCO_(2),具有明显的节能降碳效果。

“双碳”目标下零碳建筑电气化研究

鉴于建筑用能全面电气化是实现零碳、低碳运行的最佳途径,根据供暖、炊事、生活热水现状调研分析零碳建筑电气化,分别通过居住建筑和公共建筑工程实例进行供暖、炊事、生活热水有无电气化的碳减排计算,进而研究零碳建筑电气化潜力,得出采用高效的空气源热泵制热可以有效降低建筑供暖的碳排放,电炊具比燃气炊具产生更多的碳排放,采用电热水器碳排放高于燃气热水器,但采用空气源热泵热水器、太阳能等方式能有效降低碳排放。同时,分析了“双碳”目标下零碳建筑电气化中存在的问题,如在超高温热泵、大容量高温热泵、超大容量热泵领域有待深入开展研发,能源价格体系改革等,最后提出零碳建筑电气化未来技术展望。

酒店项目中风冷热泵供应生活热水的效益评估与优化

分析风冷热泵原理及其在酒店的应用价值,介绍在酒店生活热水系统应用风冷热泵的设计流程,以某酒店项目为对象,评价该技术的应用效益与优化效果。结果显示,风冷热泵相较于传统锅炉供热水方式,其运行成本低,投资回报期短,投资效益更好。

基于PLC双热源联合系统节能控制设计与应用

系统通过空气源热泵、燃气锅炉两种热源联合进行热水供应,目的是为酒店群用户提供50℃以上的生活热水。空气源热泵为主要热源,燃气锅炉为辅助热源进行调峰,用于在酒店群用户高峰用水期或天气寒冷的情况下保证足够的供水温度。通过PLC对系统中的热源、循环水泵、电动调节阀等进行集中自适应控制,以实现该双热源联合供热系统的连续稳定运行,满足实际供热需求。结果表明,双热源联合系统比单纯使用燃气锅炉更具经济性,宜在北方寒冷地区推广应用。

闭式空气源热泵热水系统设计探讨

以学生宿舍闭式空气源热泵热水系统运行、改造过程中发现的问题为例,通过理论分析、流体仿真模拟,探讨了闭式空气源热泵热水系统卧式贮热水罐在集中负荷状况下实际可利用热水比例偏小问题。在工程实践中,采取卧式贮热水罐串联代替并联、并联辅热等方式,解决了宿舍热水运行问题。同时,通过流体仿真模拟,对该热水系统改造前后卧式贮热水罐实际可利用热水比例的值作比较分析。

深圳某医院热水系统案例分析

为切实推动国家绿色建筑高质量发展,实现房屋用能自给自足及“双碳”目标,积极利用清洁可循环能源是当下的重要思路。深圳地区太阳能、空气热能资源丰富,空调使用率高,项目应优先采用太阳能、空调余热作为主要热源,空气源热泵作为辅助热源。有条件的情况下采用双热源并联系统,减少空气源热泵的开启时间,从而最大程度节省能源。文章以深圳某综合医院为案例分析热水系统在结合深圳地区特性的前提下,采用太阳能、余热加空气源热泵双热源供水系统的可推广性。

基于水源热泵技术的新型空调供暖系统在医疗建筑中的设计及应用

基于目前医院用热成本偏高、余热未利用的能耗现状和国家“双碳”目标,设计一种医院绿色高效的空调供暖系统,即高效储能的水源热泵供热系统,并应用于某中医院的建设中。系统内容包含余热回收热水管网汇集热量和谷电时段储能水箱储热能。该系统可高效替代目前常用的热空调系统,同时实现节能降碳和降本增效。基于峰谷电价,可实现多用谷电,少用峰电。

夏热冬冷地区空气源热泵供暖结霜规律研究

基于“双碳”目标,我国各领域电能替代工作取得了蓬勃发展。在建筑领域,目前我国正在大力推广空气源热泵供暖技术,为了探究其电力替代可行性,基于空气源热泵结霜机理,提出了一种基于气象参数及水相图的结霜理论判断方法,并选取夏热冬冷地区10个典型城市进行了空气源热泵供暖结霜规律分析。结果表明,夏热冬冷地区整体较适合开展空气源热泵供暖,但工程实践中应结合不同城市结霜规律针对性制定除霜控制策略。此外,提出的空气源热泵结霜判断方法相较于传统研究具有一定优势,可有效避免热泵机组结霜时长被低估等问题。该理论方法为解决夏热冬冷地区“双碳”目标与健康舒适人居所面临的挑战提供了有力支撑。