太阳能-土壤耦合热泵长年蓄热土壤热平衡分析

以严寒地区季节性蓄热太阳能-土壤耦合热泵系统为研究对象,通过数值模拟的方法,对该系统在长年蓄、取热情况下土壤的热平衡状况进行分析并对系统模型进行实验验证。研究结果表明:系统在相同控制条件下运行,蓄热量大于取热量,土壤温度得到有效提升,但由于连续多年蓄热土壤中出现热堆积现象,蓄热量逐年下降并趋于平稳;土壤温度的逐年升高使热泵COP保持在较高水平,但每年提升的幅度不大,可在土壤平均温度趋于稳定时减少蓄热量,使土壤热量达到平衡。     

土壤源地源热泵空调系统的模拟研究

为了研究采取热平衡措施和没有采取热平衡措施的土壤源地源热泵空调系统经过长期运行,对地下土壤的温升影响情况,对西安市某项目土壤源地源热泵空调系统进行了模拟研究。利用TRNSYS软件建立了2个系统模型,一个模型与项目工程空调系统保持一致,采用全年制备生活热水的平衡换热量措施来抵消夏季向土壤中送入的多余热量;另一个模型没有平衡换热量的措施。通过全年和10年期的模拟运行后,采取热平衡措施的系统,其地埋管换热器周围土壤温度温升分别为0.12℃、1.14℃;没有采取热平衡措施的系统,其地埋管周围土壤温度温升分别为0.64℃、3.46℃,对土壤的影响远远大于采取了热平衡措施的系统。     

太阳能、蓄热与地源热泵组合系统能量分析与实验

在天津地区设计建成太阳能、蓄热与地源热泵组合系统(SGCHPSS),实现建筑物供暖、空调、供热水三联供。对组合系统运行模式进行研究,在TRNSYS平台上模拟得到太阳能、地表能的组合、匹配利用关系,及两种热源对整个系统的能量贡献;模拟得到4～7月份太阳能向地下土壤的跨季节蓄热量。进行示范工程实验,得到土壤跨季节蓄热与地源热泵系统全年运行情况,并进行全年土壤热平衡与系统能耗分析。     

土壤蓄冷与耦合热泵集成系统中土壤蓄冷的模拟研究

结合土壤耦合热泵技术及冻土蓄冷技术的优点，提出一种全新的热泵空调系统形式一土壤蓄冷与土壤耦合热泵集成系统。该系统将土壤耦合热泵系统(GCHP)的地下埋管换热器与蓄冷装置合二为一，在电力低谷期将冷量贮存到土壤中，以满足高峰电力期空调负荷的需要。在能量平衡的基础上建立了土壤蓄冷释冷过程的数学模型，并采用固相增量法模型对其进行了模拟计算，分析其应用的技术可行性，为土壤蓄冷与土壤耦合热泵集成系统的应用提供理论支持。     

三套管式相变蓄热器分形肋片设计及(火积)耗散分析

通过数值模拟的方法,根据分形原理设计了三套管式相变蓄热器的肋片并分析其蓄、放热特性,运用(火积)耗散原理对其蓄、放热过程进行分析。结果表明:相比其他结构的相变蓄热器,安装分形肋片的相变蓄热器可使蓄、放热时间缩短,效率提高;模型2(T形分形模型)和模型3(Y形分形模型)比模型1(直肋模型)的蓄热时间分别缩短了35.64%和33%,放热时间分别缩短了47.65%和43.4%;模型2和模型3相比模型5(2倍填充直肋模型)所需蓄、放热时间基本接近,说明分形设计只需较低的金属填充量便可达到很好的蓄、放热效果;安装分形肋片的相变蓄热器在蓄、放热过程中(火积)耗散率(或其绝对值)下降更快,可逆性更好,换热效率更高。     

通信基站热管加蓄冷被动散热的模拟研究

研究了用于通信基站的被动散热系统,该系统包含热管和蓄冷环节.通过构建数学模型并求解,获得了主要传热参数对散热性能的影响.模拟结果表明:可实现基站内气温波动的幅度(2℃)远小于环境温度波动的幅度(当20℃时),具有较大的抗环境温度干扰能力;蓄冷水量的增加能够提高系统的热惯性,但不能改变最终系统平衡温度;水箱面积的增大可降低系统各环节的平衡温度,同时会减弱系统的抗环境干扰能力;在特定工况下作为热管工作冷源的蓄冷水温可维持低干环境空气波蜂温度运行,但其削峰效果并不明显.     

严寒地区太阳能—季节性土壤蓄热热泵供暖系统的模拟研究

为了缓解在严寒地区长期应用土壤源热泵系统(GSHP)进行供暖所出现的系统供暖性能系数逐渐降低、出力不足等问题,同时考虑到冬夏太阳能资源的不均匀性,着重介绍了太阳能季节性土壤蓄热热泵供暖系统(SAGSHP)以及系统冬、夏两季的主要运行模式,并建立了系统各个部分的数学模型,确定了系统各运行模式的转换条件.在上述基础上,分别对SAGSHP和CSHP供暖系统进行了瞬态数值模拟,并对比分析了这两个系统的全年运行特性.由分析可知,SAGSHP能保持土壤温度场以年为周期的热平衡,同时可以提高系统的供暖性能系数以及供暖可靠性.     

土壤源热泵与太阳能采暖耦合系统土壤热响应研究

针对土壤源热泵和太阳能跨季蓄热优化匹配问题,在土壤全年热平衡基础上,建立土壤热过程数学模型。通过数值计算,分析土壤沿径向和轴向的热响应规律以及土壤在不同蓄热量和热流量下的周期热响应特性。研究表明:土壤温度在每个季节的前10天波动最大;系统运行一个年周期后土壤热作用半径约为2.5 m,钻孔间距宜设为5 m;夏、秋、冬、春季热流比例为4.5∶1∶-4∶0时,土壤温度几乎完全恢复;在土壤蓄、释热比例保持不变的前提下,钻孔与土壤换热量的变化对土壤温度恢复速率的影响不大。     

基于TRNSYS软件对济南地区办公建筑围护结构的蓄放热分析

应用TRANSYS软件对济南地区办公建筑进行了数值模拟,得到在不同的供水温度、不同流量条件下,围护结构蓄放热特性的研究分析。最后总结分析温度流量及运行与围护结构蓄放热之间的关系,并提出济南地区办公建筑优化运行的建议。     

大温差水蓄冷技术应用及经济性分析

水蓄冷技术作为移峰填谷间接的提升整个电网的运行效率,在不同领域予以推广,大温差(温差10℃以上)水蓄冷系统具有蓄冷水罐占地少、系统运行效率高等优势,但由于使用过程中的条件限制在实际工程中应用不多。通过对应用中的蓄冷温度控制及放冷策略进行分析,提供解决方法,保证了该技术的成功应用并取得较好的经济效果,对后续蓄冷项目的应用提供参考。     

相变蓄热式集热器蓄放热数值与实验分析

对一种相变蓄热式太阳集热器的蓄放热过程进行CFD软件数值模拟和实验测试。该集热器由全玻璃真空集热管、相变蓄热单元和U型换热器组成。选用相变温度在330~400 K的3种适合于太阳集热器的复合相变材料石蜡、Ba(OH)_2·8H_2O和赤藻糖醇,在蓄热式集热器中进行蓄放热性能测试。研究表明,填充Ba(OH)_2·8H_2O的蓄热式集热器在总蓄热量、材料内部温度均匀性等蓄放热方面性能优越。实验结果对蓄热式集热器的设计具有参考价值。     

肉豆蔻酸/膨胀石墨复合相变材料的制备及性能研究

以肉豆蔻酸(MA)为相变材料,膨胀石墨(EG)为基体,通过膨胀石墨对肉豆蔻酸的吸附作用制备一系列肉豆蔻酸/膨胀石墨(MA/EG)复合相变材料,发现肉豆蔻酸与膨胀石墨的最佳质量比为15∶1。通过SEM、DSC和蓄/放热实验对复合相变材料的微观结构和热性能进行分析表征。研究结果表明,MA均匀分布于EG的网状多孔结构中。MA/EG复合相变材料的相变温度和相变潜热分别为53.19℃和191.75 J/g,且与MA相比变化不大。蓄/放热实验结果表明,MA/EG单元蓄热时间比MA单元缩短了32.25%,放热时间比MA单元缩短了49.07%,MA/EG相变单元的蓄/放热速率较MA有很大提高。     

土壤源热泵系统的土壤蓄冷影响因素研究

以南京为例,运用Trnsys软件的模拟计算方法研究夏热冬冷地区土壤源热泵系统中土壤蓄冷的影响因素。Trnsys系统模型模拟了土壤源热泵系统中土壤在室外干球温度和土壤初始温度影响下,其蓄冷性能的变化。通过对模拟结果进行数据处理与分析,得出土壤初始温度是影响土壤蓄冷性能的主要因素。在土壤温度达到25℃时,建议停止向土壤散热,开启冷却塔蓄冷。     

相变热回收式通风装置的设计及蓄放热特性研究

文中提出一种相变热回收式通风装置的结构形式,建立相变蓄能换热单元的计算模型,研究蓄、放热过程的相变传热特性,以及相变温差、通风量对蓄、放热特性的作用规律。结果表明:相变温差及通风量的大小均影响装置的蓄、放热特性,相变温差和通风量越大,装置的蓄、放热速率越大,且蓄、放热时间越短;随着相变温差及通风量的不断增大,对蓄、放热特性的影响逐渐减小。基于计算模型的数学和几何参数,通风量610~910m~3/h、相变温差17~21℃工况下,装置的蓄、放热时间约60min。     

复合相变材料蓄冷箱的保温性能研究

为了提供医学用品在冷链运输过程要求的低温环境，解决相变材料易泄露和导热系数低的问题，采用熔融共混法制备由十四烷、烯烃嵌段共聚物(OBC)和膨胀石墨(EG)组成的复合相变材料(CPCM)。利用复合相变材料制备蓄冷箱，利用COMSOL软件建立三维数值模型，并对其保温性能进行分析。结果显示：将复合材料应用于蓄冷箱中可以维持2～8℃的温度区间350 min，环境温度为37℃时，蓄冷箱内2～8℃的温度区间也可保持220 min。无源CPCM蓄冷箱系统在高温下也具有较好的保温能力，能够满足短途冷链运输的要求。     

基于TRNSYS的严寒地区土壤源热泵系统性能研究

研究严寒地区土壤源热泵系统的运行特性,旨在提高土壤源热泵系统运行效率,保证土壤源热泵系统持续高效稳定的运行。利用TRNSYS软件搭建土壤源热泵系统模型,对土壤源热泵系统进行了30年的运行分析,分析影响系统热平衡的主要因素,并研究埋管间距、埋管深度等因素对土壤温度变化的影响。结果表明,在严寒地区,建筑累计负荷是影响系统热平衡的主要因素,当建筑累计热负荷与建筑累计冷负荷达到一定比值时,系统将达到热平衡状态。钻孔间距、钻孔深度对土壤温度变化有一定影响,增大钻孔间距、增加钻孔深度可以减少土壤温度变化幅度。     

土壤直接供冷空调系统模拟研究

针对空调夏季耗电高的问题,提出以土壤作为冷源直接供冷空调的思想。采用有限元理论,研究土壤直接供冷空调系统土壤温度变化规律,给出系统蓄冷、取冷阶段土壤温度场在不同埋深时的温度变化趋势,确定土壤取冷结束后土壤热平衡的能力,分析结果对实际应用具有一定的理论指导作用。     

土壤蓄冷与释冷过程的模拟研究

综合蓄冷技术与土壤耦合热泵技术的优点，开创性地提出了以土壤作为蓄冷介质的集低温工况、空调工况和制热工况为一体的三工况型土壤蓄冷与土壤耦合热泵集成系统的新设想。并在能量平衡的基础上，建立了埋管管束内层及外层盘管蓄冷、释冷过程的数学模型。通过模拟计算，比较分析了内、外层单根盘管的蓄冷、释冷运行特性，并对单根埋管换热器蓄冷、释冷过程的传递冷量损失及垫层冷量损失进行了初步的分析。     

蓄热蒸发型空气源热泵蓄热器特性实验研究

以所研制的相变温度为30℃的圆柱形螺旋盘管相变蓄热装置为研究对象,实验分析其在不同室外温度下的蓄、放热特性和除霜特性。研究结果表明:该相变蓄热装置具有良好的蓄放热能力,可满足蓄热蒸发型空气源热泵在低温工况下的供热需求,可有效解决空气源热泵系统的热量供需矛盾,同时缩短除霜时间达50%,提高热泵系统的供热效果。但蓄热器的蓄热速度慢,在有限时间内的蓄热量少,为实现热泵系统在极低温环境下的高效工作,须采取措施强化该蓄热器的换热。     

土壤蓄冷与释冷过程的模拟与试验验证

结合土壤耦合热泵技术与冰蓄冷技术的特点,并在土壤蓄冷与土壤耦合热泵集成系统构想的基础上,建立了考虑土壤周期性冻融相变的土壤蓄冷、释冷过程的数学模型,并采用数值方法进行求解。通过建立模拟土壤蓄冷、释冷过程的砂箱试验台并由试验测试结果表明:所建模型的计算结果与试验数据吻合较好,二者偏差在10%以内。应用本文所建数学模型可对土壤蓄冷系统的蓄冷、释冷运行特性进行计算与分析,并为该集成系统的应用提供理论支持与技术储备。