超低温空气源热泵与太阳能供热系统在寒冷地区的优化应用

为了加强对环境的保护,推动可持续发展社会的建设,超低温空气源热泵联合太阳能供热系统被研发出来。该联合系统的应用极大地缓解了当前能源紧张的问题,同时对降低环境污染、提高能源利用率、降低供暖成本也有着积极的作用。基于此,围绕超低温空气热源泵与太阳能供热系统展开论述,对当前超低温空气源热泵与太阳能联合供热系统结构进行分析,剖析其中所存在的问题,同时针对问题提出超低温空气源热泵与太阳能供热系统的优化方案,将其应用于北方寒冷地区的一建筑当中,并对应用效果进行分析。

夏热冬冷地区低温辐射地板供暖影响因素的正交试验

为了研究夏热冬冷地区低温辐射地板供暖影响因素,采用L25(56)的正交试验方法探究供水温度、管间流速、管径、管间距、填充层厚度5因素对地板表面平均温度和均匀度的影响,获得各因素对试验指标的影响趋势、显著性程度和组合的最优解。研究表明:对地板表面平均温度的影响程度为供水温度>管间距>管径>填充层厚度>管间流速,对均匀度的影响程度为管间距>供水温度>填充层厚度>管径>管间流速,最优水平组合为:供水温度取35℃,管间流速取0.4 m/s,管径取16 mm,管间距取100 mm,填充层厚度取75 mm。试验结果为夏热冬冷地区辐射供暖设计提供借鉴,亦可对数值分析软件与统计学的结合提供思路。

兰州某教育园区综合体育馆采暖系统设计

以兰州某教育园区综合体育馆为例,介绍了综合体育馆在热源唯一的情况下根据综合体育馆建筑功能布置,同时考虑兰州位于西北寒冷地区的气候特点,在满足各功能分区设计参数的条件下,对整体采暖设计方案进行创新性优化,在同一建筑不同分区采用3种不同的采暖方式保证整体采暖系统,在满足实际使用需求的同时,达到经济合理、节能可靠的目的。

太阳辐射影响下地板供暖室内环境与控制策略优化

目的 研究太阳在辐射供暖地板室内的照射特点以及利用太阳辐射优化供暖策略。方法 利用CFD建立数值模型模拟太阳在室内的投影位置和室内温度场,实验测量太阳辐射强度和室内热环境参数,评估冬季辐射地板的供暖效果和室内环境温度。结果 太阳辐射在地板表面形成投影区,区域内外温度不均匀,两区域温差大于15℃,但工作面温度分布较均匀;室内各环境参数随太阳辐射强度改变而规律性变化,峰值延迟出现,太阳辐射使室内空气温度和平均辐射温度提升9~10℃。结论 辐射地板供暖房间可有效利用太阳辐射能量以降低供暖系统总供暖量,辐射地板设定供暖温度可降低6℃,供暖系统总供暖量降低47 kW;可根据太阳辐射变化规律调整设定地板温度,以避免房间过热,在满足室内热环境需求的同时减少供暖量降低能耗。

太阳能应用于土壤源热泵低温热源侧的实验研究

为了提升热泵机组的性能系数COP,合理利用不同温度层次的太阳能集热量,文章基于太阳能—土壤源复合热泵系统的大量实验结果,分析了蒸发器进口温度对热泵系统各项性能的影响,并在此基础上,分析了复合源热泵工况和太阳能热泵工况的运行特点。分析结果表明:随着蒸发器进口温度的升高,热泵机组吸热量逐渐增大,热泵机组输入功率略有增加,导致热泵机组的供热量和COP均逐渐增大;复合源热泵工况下,存在土壤源和太阳能共同供热,以及土壤短期储热与太阳能单独供热同时进行的两种运行情况;为了提升热泵机组的工作性能,在太阳能集热量较低时,优先运行复合源热泵工况;土壤源温度的自然恢复能力较差,需要利用太阳能集热系统对土壤源进行跨季强制蓄热,以提高土壤源温度,缓解土壤源冷堆积现象。

关于太阳能热利用技术发展趋势探究

简要阐述了中国太阳能资源的概况,在分析中国太阳能热利用技术发展现状的基础上,分别对太阳能低温热利用技术和太阳能中高温热利用技术的应用现状和发展趋势进行了探究总结,以期为新时期背景下中国太阳能热利用技术的健康发展提供参考。

大庆油田光热清洁替代技术研究

光热由于其资源易得性,且油田所在地太阳能属于资源“很丰富”地区,成为油田清洁热能替代的主攻方向。目前,油田规模化可用土地资源较少、用热温度低,光热利用时率低、建设投资较高、经济性较差。为明确油田低温光热利用的技术路线,实现高质量利用光热、低成本建设光热,从集热温度、聚光比、追踪系统、适用场景等因素全面分析了平板式、线性菲涅尔式、槽式、碟式等8项集热技术优缺点及适用性,建立了光热系统供热的数学模型,在此基础上通过热水站现场试验,研究集热系统时点动态运行特性,定量、定性对比了相关技术经济参数。研究结果表明:可通过提高集热器聚光比和追踪系统精度来提高系统效率、降低系统功耗及成本;综合考虑技术可实施性和经济适用性,分布式小规模应用推荐采用竖槽集热技术,集中式大规模应用推荐采用类线菲集热技术。

太阳能-空气源双能源复合供暖在严寒地区农村住宅中的应用研究

针对空气源热泵热风机在室外低温环境下供暖性能衰减,导致室内冬季供暖效果变差等问题,为充分发挥资源优势,提出了一种太阳能-空气源双能源复合高效集成装置,实现了太阳能集热器与低温空气源热泵热风机联合供暖。介绍了该集成装置的技术原理和控制策略,通过TRNSYS软件对该集成装置在哈尔滨地区农村住宅的供暖效果进行了研究,并对该集成装置供暖和低温空气源热泵热风机单独供暖的效果进行了对比分析。研究结果表明:太阳能-空气源双能源复合高效集成装置实现了太阳能与空气源两种能源更为合理的供暖时段匹配。在整个供暖季,与低温空气源热泵热风机单独供暖相比,该集成装置的供暖效果更好且能耗更低,其系统总能耗降低了2034.8kWh,制热能效比提升了35.06%。

基于超临界CO_2布雷顿循环的塔式太阳能集热发电系统

为了提高太阳能热发电系统的性能,建立了以熔融盐为传热介质、再压缩式超临界CO2布雷顿(SCO2)循环为动力循环的塔式太阳能集热发电系统的分析模型,分析了定日镜、腔式吸热器、再压缩式SCO2发电系统3个子系统的性能,并研究了太阳辐射强度和采用不同底循环的SCO2发电系统对整个电站性能的影响,最后对采用不同类型的蒸汽动力循环和SCO2循环为动力子系统的5种塔式太阳能集热发电系统进行了对比。结果显示:吸热器的能量损失率最小,但损失率最大;随着太阳辐射强度增大,吸热器和整个电站的热效率和效率均增大;采用有机朗肯循环和跨临CO2(TCO2)循环作为底循环对SCO2发电系统进行余热回收,可提高整个电站的热效率,并且SCO2-TCO2循环具有更高的热效率;相同条件下,不同的SCO2循环均比蒸汽动力循环具有更高的热效率和效率,其中基于SCO2-TCO2的塔式太阳能电站热效率最高。

实用太阳能低温热水地板辐射采暖系统设计

针对我国能源消耗结构带来的环境问题,在现有太阳能资源和低温地板辐射采暖理论基础上,设计了家用小型太阳能低温热水地板辐射采暖系统。介绍了系统结构和工作原理,并以云南香格里拉气象条件为例对所设计的系统进行了实例计算,在采暖代表日,集热器与采暖房间的面积之比约为2:5。此系统具有较好的经济、节能、环保效益,具有良好的推广应用价值。

地板辐射与散热器供暖系统经济性分析

对两种供暖系统进行了初投资和年运行费用比较,同时对其各自的优缺点进行了分析,在肯定了低温地板辐射供暖系统的优点后,得出了散热器供暖系统经济性优于地板辐射供暖系统的结论。

聚光太阳能热发电系统关键技术研究综述

太阳能光热利用是目前新能源领域中自有技术含量最高、产业化发展最快、市场贡献最大的技术之一,与常规的光伏发电形式相比具有明显优势。考虑到太阳能具有能流密度较低及间歇性等特点,本文提出了基于有机朗肯循环发电的中低温太阳能利用形式,并从聚光集热、热功转换及蓄热技术3方面分别详细阐述了各自的工作原理、国内外研究及发展现状,并指出存在的问题,展示出太阳能热发电技术的广泛前景。

以太阳能为高温热源的LNG卫星站冷能发电系统

如何高效合理利用LNG所携带的冷能一直是人们关注的话题。为此,对LNG卫星站中LNG冷能利用方式及工艺流程进行了研究。以山东淄博LNG卫星站为例,建立了一种以太阳能加热的水为高温热源,LNG储罐输出的LNG液态工质为低温热源的热力循环发电系统。设计了该系统的工艺参数,计算了该系统日均净发电量和能量利用效率,分析了该系统的经济性和环保效益。结果表明:在日供气量为12×104 m3的山东淄博LNG卫星站中建立该热力循环系统,能量利用效率可超过30%且符合工程实际,年可发电27×104 kW.h,每年带来约30万元的经济效益;同时,还可以节约气化LNG所需的燃料费用6～8万元/a,减少因燃烧煤炭和天然气而带来的400～1 000kg/a的SO2排放量和56～146t/a的CO2排放量,实现了节能、环保、增效三赢。

碳钢-水热虹吸管传热性能的实验研究

为了研究用于低温地板采暖的碳钢-水热虹吸管的传热性能,在不同的倾角(-4°-90°)、热水温度 (40-60℃)、热水流量(0．1-0．3 m3／h)、热水流向(顺流,逆流)以及蒸发段长度(30-180 mm)下进行了热管性能的实验,其中,蒸发段采用水加热,冷凝段采用风冷．实验结果显示,逆流条件下热管的性能明显优于顺流时;热管的传热功率和壁面温度随热水温度和流量的增加而持续增长,随倾角和蒸发段长度的增加而先增长后下降．在实验范围内热管运行良好,其最佳运行工况为倾角38°,热水温度60℃,热水流量0．3 m3／h,蒸发段长度120 mm且蒸发段热水逆流．

节能型日光温室智能加温控制系统设计

在北方冬季节能型日光温室生产中常出现极端低温天气,气温低于作物致死温度,导致温室作物大幅减产甚至绝收。为精准调控温室温度,降低低温带来的损失,本研究设计了一套日光温室智能加温控制系统,其硬件设备由感知模块、主控模块、通讯模块、伺服模块、执行设备组成。系统实现了日光温室温度环境的智能控制,可自动采集温室内气温数据,并根据主控模块内设置的加温控制阈值实现温度执行设备的自动开关,同时可通过Android远程客户端进行数据查看及执行设备状态控制。系统应用与验证结果表明:二代砖墙日光温室最低温度维持6~8℃,则系统日开启时间需4.9h,日资金投入146元;维持10~12℃,则系统日开启时间6.1h,日资金投入194元。应用过程中系统性能稳定,实现了温度环境的精细化、无人值守智能调控,夜间加温效果良好。

通水间断时长对太阳能低温地板采暖系统供暖性能的影响

为了揭示供暖水泵通断模式对太阳能低温地板采暖系统供暖性能的影响,试验和理论研究了通水时长相同间断时长不同时系统的供回水温差变化规律,分析了系统的供热量、热损失率、运行能耗及太阳能保证率的变化,研究了供暖时系统内外因素与供热量的相关性,研究结果表明:太阳能采暖系统23 d不同通断模式的运行试验结果表明,环境条件相近及通水时长都为8min时,间断时长越长,供回水温差越大;系统在3种通断模式下的供热量由高到低依次为间断6、5、11 min;间断6 min时比间断5 min时系统太阳能保证率增多5.27%,热损失率减少2.79%,运行能耗减少6.67%,对比可得间断6 min时系统运行较好;由23 d的运行效果可得,间断6 min时系统平均供热效率最高;室外温度、供水温度、回水温度、流量、风速等因素与供热量都有显著相关性,供水温度和环境温度对系统供热量影响较大,循环流量和环境风速的影响较小。

全玻璃真空管太阳能阵列供暖系统性能试验

为了研究实际工况下全玻璃真空管太阳能集热器系统的动态供暖性能,通过试验研究和理论分析得出了储热水箱总热损系数、太阳能集热器阵列集热效率的回归方程以及系统太阳能利用率的计算公式,结果表明:2015年11月24日至2015年12月5日,储热水箱总热损系数为25.82~31.53 W/℃,全玻璃真空管太阳能集热器阵列的集热效率为38%~72%。以2015年11月30日为例,系统的太阳能利用率为37.1%,太阳能集热器所收集的热量仅有54.6%被利用,系统热损过大。通过对比系统供热量和建筑逐时耗热量发现:在供暖期间,系统所提供的热量远大于该段时间的建筑耗热量,特别是在供暖初期,供热量达到了该时段建筑耗热量的10倍以上,供热量和供暖时间过于集中;针对此问题提出了单户太阳能供暖系统运行策略的改进建议。

太阳能蓄热与低温空气源热泵复合空调系统优化设计

针对寒冷地区的气候特点及建筑负荷特点,介绍了利用地下水池进行季节性蓄热的太阳能与低温空气源热泵复合空调系统,基于年综合费用最少建立了用于系统优化设计计算的数学模型,并应用该模型以乌鲁木齐地区某宿舍为对象对该复合系统进行优化分析,为该系统的优化设计与应用提供了理论指导。

太阳能辅助热泵就仓干燥系统的研究与应用

设计一套太阳能辅助热泵就仓干燥系统,并建立各个部件及谷物干燥的数学模型,分析了一套由100m^2真空管空气集热器和加热量为90kW的热泵组成的系统,在不同天气情况下的工作模式以及在典型晴天下的工作性能;结合谷物干燥模型模拟了谷物的初始湿含量为17%,初始温度为20℃,3000t谷物在10～15d内的干燥情况。得出:太阳能保证率可达到20%,系统平均加热量为120kW,COP可达到约4.14,降低1.5%的水分需要10d时间,降低2%的水分需要约15d时间。

适用于寒冷地区的太阳能与低温空气源热泵复合空调系统

针对我国寒冷地区的气候特点,提出太阳能复合低温空气源热泵的供暖系统形式,并介绍了系统组成和全年主要的运行模式。以乌鲁木齐市某住宅建筑为对象,分析该系统在寒冷地区应用的可行性。由分析结果可知,与热网供暖和分体空调器制冷的组合系统相比,该系统的运行费用大大降低,系统投资回收期约为5.9a,节能率约为12.7%。