太阳能热利用中相变蓄热装置优化设计研究

为提高太阳能水源热泵的光热利用效率,以非直膨式太阳能热泵系统为研究对象,从系统角度出发通过Fluent模拟和实验研究的方法,对相变蓄热装置中相变材料的选择、蓄热单元及均流孔板在水箱中的布置方式进行模拟分析与实验验证。实验结果表明:增加相变蓄热装置后太阳能供暖系统的集热效率由64%提高到94%,COP由2.32提高到6.18。     

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。     

金属泡沫内石蜡固液相变蓄热/放热实验

针对解决太阳能热利用过程中所面临的辐射强度不稳定、不连续和不均匀等关键问题,相变蓄热技术常与太阳能热利用系统耦合协同匹配,以实现稳定连续的热量输出.为了强化固液相变蓄热/放热过程、提高系统热储能效率,对金属泡沫内石蜡类相变材料(PCMs)在不同蓄热流体温度下的固液相变蓄热/放热特性开展了实验研究.设计并搭建了相界面可视...     

太阳能电池与热泵热水器联合运行系统性能分析

为了降低太阳能光伏电池的温度,同时提升热泵热水器的蒸发温度,利用循环水路冷却太阳能光伏电池,并将热量传递给热泵热水器的蒸发器,构成联合运行系统。针对杭州市的夏季和冬季气象条件,对该联合运行系统的性能进行了计算,分析了对应不同太阳能电池温度下的系统运行参数的变化情况,包括太阳能电池发电效率和所需换热量,热泵热水器的制热量以及热泵效率等。计算结果表明,该联合运行系统能够同时提高太阳能电池光伏转换效率和热泵效率。     

相变蓄热对直膨式太阳能热泵性能影响的研究

介绍一种带有蓄热装置的直膨式太阳能热泵系统,并建立其数学模型,以青岛的气象条件为例对其进行计算分析。分析得到:在太阳辐射较强时,蓄热装置能够通过制冷剂存储多余热量,在太阳辐射较弱时,能够补充热量给制冷剂,使制冷剂在压缩机的进口温度维持在302K,在低温环境温度下提高压缩机入口焓值,增大系统的COP值。在充分利用太阳能的基础上,提高了直膨式太阳能热泵系统的稳定性。     

太阳能热泵相变蓄热供暖系统参数影响研究

针对寒冷地区的气候特点及建筑负荷特点,提出利用相变蓄热的太阳能热泵系统,介绍该系统的运行原理,建立系统各部分的数学模型,针对哈尔滨地区(45.8°N,126.8°E)的气象条件,编制系统动态运行模拟程序,研究太阳集热器面积及相变蓄热水箱参数对整个系统运行性能的影响。研究结果表明,当设计热负荷为10 k W时,系统所需太阳集热器面积约为60 m2,对应相变蓄热水箱中相变材料最佳质量分数约为70%,相变材料封装尺寸减小有助于提高太阳能集热量,且该效果在供暖初期和末期更为显著。     

A new type of phase change heat storage tank in solar energy combination system

介绍了一种新型笼屉式相变蓄热水箱,通过实验测试对比分析相变蓄热水箱与普通蓄热水箱对太阳能组合系统的太阳能保证率及系统能效比的影响。实验表明：同等水箱容积,使用相变蓄热水箱时太阳能集热系统的小时集热量为普通蓄热水箱的3.7倍,相变蓄热水箱有利于提高太阳能保证率及系统能效比。在太阳能辐照强度相似的情况下,相变蓄热水箱会使太阳能保证率平均提高72%,使系统能效比平均提高26%。同时相变蓄热水箱可减少夜间水箱上部的热损失,使水箱上部水温降减少50%。     

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。     

太阳能对热泵循环性能的影响

利用太阳能-土壤源复合热泵实验平台进行太阳能热泵运行实验,分析提高蒸发器进口水温对热泵性能的影响。实验结果表明:随着蒸发器进口水温的升高,热泵吸热量和制热量增速较大,输入功率增速较小,因而机组COP和系统COP也随之升高。压缩机排气压力和吸气压力也随之升高,但排气压力的增速小于吸气压力的增速,压缩比逐渐减低。提高蒸发器进口水温可以提高蒸发温度,进而明显改善热泵的性能状态。     

太阳能复合热泵的节能效果分析

文中通过对太阳能—水源热泵、太阳能—空气源热泵、太阳能—地源热泵及带蓄热装置的太阳能复合热泵系统进行分析,对比了各种太阳能复合热泵的原理及应用效果。通过分析数据得出,采用将太阳能热泵系统与其他热泵相结合的方式,整体系统的COP能达到3以上,有效地提高了整体系统的能源利用效率,为未来太阳能利用提供了一种高效利用的方向。     

太阳能相变蓄热应用于吸收式制冷的分析

介绍了一种将太阳能相变蓄热技术应用于两级吸收式制冷的新型空调系统,简要分析了该系统的装置结构、工作原理和使用优点。对相变蓄热装置放热过程中放热盘管出水温度随放热时间的变化关系进行了实验测量,并对两级吸收式制冷系统效率进行了分析。通过研究可知,该太阳能空调系统有效解决了以往系统不稳定性和间断性问题;太阳能相变蓄热装置具有体积小、蓄热量大、放热速率大、连续放热温度均匀、便于控制热源加热温度等特点,适合储存太阳能并为吸收式制冷系统提供加热热源。综合考虑系统设备简单,加工要求低的制造特点,所以吸收式制冷以太阳能等低品位热源驱动有着良好的发展前景。     

太阳能跨季节储热供热系统试验分析

介绍了一种太阳能-土壤源热泵联合供热系统,对其运行试验数据进行了分析,并对其运行能效比与两种单独由土壤源热泵供热的模式进行了比较。土壤温度的变化不仅与取热速率有关,还与地温的自动恢复能力相关。该试验建筑所在的土壤条件下地温的恢复能力为30～40MJ/d。采用太阳能-土壤源热泵联合系统能效比最高,土壤源热泵单机组双供系统次之,而土壤源热泵单机组单供系统能效比最低。太阳能跨季节储热及土壤源热泵联合供热系统适用于热负荷远大于冷负荷的建筑。     

如何保证地源热泵式沼气池加温系统长期稳定运行

针对地源热泵式沼气池加温系统中出现的冬夏季取排热不平衡从而影响其长期稳定运行的问题,本文在采取控制运行方式、增加辅助热源和蓄热系统解决方法的分析基础上,从充分利用可再生能源和地源热泵设备的角度出发,提出热泵供热和制冷互补模式与太阳能-地源热泵多功能互补模式,并对其可行性进行分析。     

Ground heat storage with a double layer heat exchanger

A one-dimensional model of ground heat storage is used to simulate complex heat and moisture processes in the vicinity of double-and single-layer ground heat exchangers. Simulated results indicate that a ground heat pump with the double-layer heat exchanger has certain advantages over the single-layer system in terms of a higher seasonal performance factor, smaller ground area, and reduced ecological risk in the soil subsurface region. Solar energy injection into the ground improves the seasonal performance factor both in the single and in the double layer heat exchanger system. Latent heat released by the freezing of soil moisture is an important component in the total amount of heat extracted from the ground when a phase change takes place.     

基于相变储能的太阳能空气源热泵系统的研究

针对由天气变化导致太阳能利用不稳定和寒冷地区热泵性能低的问题,文章介绍了一种基于相变储能的太阳能空气源热泵系统,该系统能够根据气象情况灵活切换4种供暖模式,大大减少了系统耗电量。文章通过独特设计的储能冷凝器,不仅可以调节太阳能空气源热泵系统能量分配,改善太阳能空气源热泵系统制热量和建筑热负荷之间不平衡的供需关系、提高太阳能利用率,还可以提高空气源热泵低温性能,快速恢复供暖,从而实现提高太阳能空气源热泵系统整体性能的目的。文章以石家庄农村某户为研究对象进行研究,研究结果表明,太阳能空气源热泵系统供暖效果较好,太阳能空气源热泵系统COP最大值为5.19,节能环保效益十分明显。     

太阳能热泵供热系统实验台的设计及误差分析

开发新能源和节能是寻找能源出路的两大途径,太阳能热泵系统以其显著的节能性和环保性具有广阔的发展前景。介绍了太阳能热泵供热实验台集热器、蓄热器等设备的设计,分析了集热器集热效率的测试误差,指出太阳能热泵供热实验台测试数据准确、可靠,为太阳能热泵供热系统的设计、安装和运行提供了有价值的参考依据。     

空气源热泵与燃气锅炉辅助加热太阳能供热水系统的设计和应用

太阳能作为可再生能源,在建筑节能中越来越受到人们的重视.根据工程实例,分析和探讨空气源热泵和燃气锅炉辅助加热太阳能供热水系统的特点,应用范围,工作工况以及运行系统,力求实现太阳能热水器与建筑的优化设计,促进空气源热泵和燃气锅炉辅助加热太阳能热水技术在建筑领域的推广应用.     

Experimental Analysis of a Solar Energy Storage Heat Pump System

This paper introduces a novel solar-assisted heat pump system with phase change energy storage and describes the methodology used to analyze the performance of the proposed system. A mathematical model was established for the key parts of the system including solar evaporator, condenser, phase change energy storage tank, and compressor. In parallel to the modelling work, an experimental set-up of the proposed solar energy storage heat pump system was developed. The experimental data showed that the designed system is capable of meeting cold day heating demands in rural areas of Yanbian city located in Jilin province of China. In day-time operation, the solar heat pump system stores excess energy in the energy storage tank for heating purposes. A desired indoor temperature was achieved; the average coefficient of performance of solar heat pump was identified as 4.5, and the system showed a stable performance throughout the day. In night-time operation, the energy stored in the storage tank was released through a liquid-solid change of phase in the employed phase-change material. In this way, the provision of continuous heat for ten hours was ensured within the building, and the desired indoor air conditions were achieved.     

Review on solar air heating system with and without thermal energy storage system

In order to produce process heat for drying of agricultural, textile, marine products, heating of buildings and re-generating dehumidify agent, solar energy is one of the promising heat sources for meeting energy demand without putting adverse impact of environment. Hence it plays a key role for sustainable development. Solar energy is intermittent in nature and time dependent energy source. Owing to this nature, PCMs based thermal energy storage system can achieve the more popularity for solar energy based heating systems. The recent researches focused on the phase change materials (PCMs), as latent heat storage is more efficient than sensible heat storage. In this paper an attempt has been made to present holistic view of available solar air heater for different applications and their performance.     

太阳能和空气源复合热泵的最优模式切换分析

太阳能和空气源复合热泵在不同模式下具有不同性能,如何在实际应用中以最佳的工作模式运行,对提高系统综合性能至关重要,为此提出2种用于实现系统最优模式切换的判断方法：1）基于最优模式切换的太阳能辐射强度和环境温度的复合环境参数范围表;2）流经2个蒸发器（太阳能集热/蒸发器和风冷蒸发器）的制冷剂质量流量分配比。基于此,在工程方程求解器（EES）中建立太阳能/空气双源辅助热泵热水器的仿真模型。首先,基于上海松江地区的气候条件模拟比较不同模式下的系统性能,再分析和讨论将复合环境参数范围表和质量流量分配比作为系统最优模式切换的判断方法的可行性。结果表明,在相同环境温度下,随着太阳辐射强度的增加,系统最优运行模式将由太阳能-空气模式转变为太阳能模式。此外,将流经2个蒸发器的制冷剂质量流量分配比作为模式切换的准则是可行的,对于本系统其最优运行模式由太阳能-空气模式转变为太阳能模式时的质量流量分配比临界值约为2.02。