圆柱源理论用于地下U型盘管换热器的模拟研究

分析介绍了引入“负荷聚合”方法的改进型圆柱热源(热汇)理论模型，并运用圆柱源理论对太阳能一土壤源联合运行热泵系统全天运行模拟，指出联合运行模式较单独土壤源运行模式节能10％～12％，为圆柱源理论模型应用和太阳能-土壤源热泵运行模式的选择提供参考。     

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。     

太阳能与土壤源耦合供暖系统的实验研究

在分析太阳能、土壤源热泵及联合供热特点的基础上,研究了太阳能热泵独立系统、土壤源耦合热泵系统运行模式的制热性能和节能效果,建立了太阳能蓄能-热泵耦合热泵系统的供暖模式及优化模型.通过采暖季初期的太阳能蓄能、供暖,土壤源热泵独立供暖及太阳能-土壤源耦合热泵供热的实验研究,验证了太阳能-土壤源耦合热泵供暖模式的可行性和经济...     

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。     

太阳能—土壤源热泵联合供暖系统的运行模式研究

建立太阳能—土壤源热泵联合供暖系统的一体化模型,通过与实验数据对比,所建模型与实验数据吻合较好。以大连地区的气候条件为基础,分别对联合供暖系统在不同的串联运行模式和同一并联运行模式下不同分流比例的运行工况进行模拟。结果表明,并联运行模式下分流比例为0.8时,太阳能—土壤源热泵联合供暖系统的地温恢复和系统节能效果较好。     

基于神经网络的地下埋管换热器优化模型

基于经典的Kelvin线热源模型和Kavanaugh圆柱源理论模型,运用负荷叠加、负荷阶跃、负荷累积的思想,结合人工神经网络建立了土壤源热泵系统地下埋管换热器仿真优化模型。与实验和理论已验证过的圆柱源理论模型的比较分析表明,地下埋管神经网络优化模型相对于传统的地下埋管解析解模型具有良好的计算精度和泛化能力,该模型应用于土壤源热泵系统的长期运行可以大大缩短计算时间,为土壤源热泵系统的优化及设计提供更有效率的模拟计算方法。     

太阳能土壤源热泵变工况供热性能模拟研究

为研究太阳能土壤源热泵在变工况条件下的供热性能,在充分考虑寒冷地区的太阳辐射强度和热负荷变化特点的基础上,建立系统各部分的数学模型,并编程进行模拟研究。埋管的传热模型应用变热流的圆柱源理论模型和线源理论模型,管外径和孔壁之间的热阻通过边界元法进行求解。模拟结果表明,太阳能集热器平均效率为0.52,机组平均COP值可达4.36。该系统在寒冷地区应用时,能够取得很好的节能效果。     

太阳能-土壤源热泵联合供暖系统优化研究

针对严寒地区的气候条件,选取哈尔滨地区某居民住宅小区作为研究对象,利用TRNSYS软件对太阳能-土壤源热泵联合供暖系统(SGCHP)进行计算分析。结果表明:太阳能-土壤源热泵联合供暖系统中太阳能集热器对热泵机组的进水温度和COP以及节电量等方面有改善作用;对太阳能-土壤源热泵联合供暖系统中太阳能集热器面积与地埋管管长的最佳配比的优化结果表明,1 m~2太阳能集热器可保证17～27 m长的地埋管取热平衡。并继续模拟了沈阳地区,并以哈尔滨地区为基准,给出严寒地区该参数的推荐值。     

太阳能集热蒸发器与土壤换热器混合型热泵系统运行特性实验研究

介绍了作者自主设计的太阳能-土壤源混合型热泵系统实验平台,对太阳能热泵系统、土壤源热泵系统及太阳能-土壤源混合型热泵系统的运行特性进行了实验研究,并针对亚热带地区太阳能较丰富、环境温度较高等特点,提出了不同季节条件下的合理运行方式。     

地铁废热-土壤源热泵联合供暖系统研究

对地铁热负荷产生的原因和规律进行分析并计算出其冬季可回收的废热量。根据地铁废热的生成特点,利用试验台进行模拟试验,确定出系统的最佳结合方式和运行控制模式。模拟试验结果表明:当地铁排热量能够满足建筑的供暖需求时,单独运行空气源热泵进行供暖,热泵的平均COP为4.91;当地铁没有废热可供利用时,单独运行土壤源热泵对建筑进行供暖,此时热泵的平均COP为3.82;在整个供暖期间,地铁废热-土壤源混合式热泵系统的平均COP为3.31。     

基于线热源理论的垂直U型埋管换热器传热模型的研究

基于经典常热流线热源理论,通过引入叠加原理、阶跃负荷及孔洞热阻思想将其发展为能够适用于变热流埋管换热与地源热泵系统模拟的变热流线热源模型,并与改进的经实验与理论验证的圆柱源理论模型进行了比较与分析。结果表明:所发展的变热流线热源模型能够有效地模拟地下埋管的换热过程,可作为地下垂直U埋管换热过程的计算模型,为地源热泵地下埋管换热器的设计计算及地源热泵系统的模拟提供了一种新的简单而又实用的计算方法。     

混和型地源热泵系统运行特性试验研究

介绍了自主设计实施的土壤换热器与冷却塔并联以及土壤源与空气源并联的两种混合型地源热泵系统,并对两种混合型地源热泵系统的运行特性进行了实验研究。实验采用单因素实验方法,研究了热水温度、循环水泵功率、环境温度对不同混合型地源热泵系统制热能效比的影响,提出了系统在不同工况下的合理运行方式。     

垂直螺旋盘管地源热泵供暖制冷实验研究

结合一实际用户建立垂直螺旋盘管地源热泵实验系统，在供暖制冷工况下测量地下盘管的进出水温度，盘管从地下的取热量、排热量，从而分析系统性能、供热、制冷系数。     

Laboratory investigation on the use of thermally enhanced phase change material to improve the performance of borehole heat exchangers for ground source heat pumps

Ground source heat pumps have high efficiency and high capital cost primarily due to borehole drillings. This research investigates the inclusion of high‐conductivity phase change material (PCM) in the borehole heat exchanger of a ground source heat pump to reduce the borehole length required and improve its coefficient of performance (COP). In the laboratory model, the borehole heat exchanger was represented by a cylindrical electrical heater having a total power of 9.216 W, operating for 1 hour while resting for 3 hours. Surrounding the heater in the annular region, either soil, PCM, or high‐conductivity PCM was used as grouting material. The annular region was surrounded by a large amount of soil enclosed in a large bin as a representation of ground soil. The high‐conductivity graphite was impregnated with the commercial PCM “PureTemp29.” Results from the experiments revealed that the PCM is able to decrease the temperature fluctuations in the annular and soil regions, while graphite increases the thermal conductivity of the annular region and hence increases the rate of heat dissipation from the heater to the soil surrounding it. The maximum COP values of a ground source heat pump calculated assuming ideal reversed Carnot cycle for cooling mode showed an increase of approximately 81% with PCM and by 112% with graphite‐enhanced PCM.     

一种基于BP神经网络的太阳能-土壤源热泵复合系统供暖策略仿真

针对太阳能-土壤源热泵复合系统在水箱直接供暖模式下运行,存在热泵机组频繁启停以及供暖负荷分配不合理的问题,提出一种基于BP神经网络的动态供暖策略。以沈阳某建筑为对象,设计太阳能-土壤源热泵复合系统,通过TRNSYS和Matlab软件进行仿真。通过与常规水箱直接供暖策略对比,该策略能在典型供暖日中将机组的启停次数从9次减少为2次,机组COP从3.90提高至4.02。在供暖负荷较大的供暖季中期,平均每天提高机组COP 2.37%。     

基于圆柱热源模型的现场测量地下岩土热物性方法

在埋地换热器圆柱热源模型的基础上采用参数估计法建立了一套可用于现场确定土壤热物性的方法。结合地源热泵系统单井热响应测试实验,计算了地下岩土热物性参数,模拟了管内流体平均温度随时间变化规律,与实验值比较,发现该方法较线热源法更加接近实际。     

Experimental performance evaluation of a closed‐loop vertical ground source heat pump in the heating mode using energy analysis method

An experimental study is performed to determine the performance of a ground source heat pump (GSHP) system in the heating mode in the city of Erzurum, Turkey. The GSHP system using R‐134a as refrigerant has a single U‐tube ground heat exchanger (GHE) made of polyethylene pipe with a 16 mm inside diameter. The GHE was placed in a vertical borehole with 55 m depth and 203.2 mm diameter. The average coefficients of performance (COP) of the GSHP system and heat pump in heating mode are calculated as 2.09 and 2.57, respectively. The heat extraction rate per meter of the borehole is determined as 33.60 W m^?1. Considering the current gas and electric prices in Erzurum city, the equivalent COP of the GSHP system should be 2.92 for the same energy cost comparing with natural gas. The virgin ground in Erzurum basin has high permeability and low thermal conductivity. In order to improve the thermal efficiency of GHE and thus improve COP of a GSHP in the basin, the borehole should be backfilled with sand as low‐cost backfill material and a 1 to 2 m thick surface plug of clay should be inserted. Copyright © 2007 John Wiley & Sons, Ltd.     

复合热源太阳能热泵供热系统及其性能模拟

提出了一种复合热源太阳能热泵供热系统,通过阀门切换,可根据不同的天气状况改变运行模式,以空气和太阳辐射作为热源制取供暖用水。针对所设计的10kW供热系统,建立了系统的数学模型,对热泵串联集热器(SC+HP)及集热器串联热泵(H+SC)两种运行模式下的循环性能进行了计算机模拟分析,并计算了系统的全年运行状况。从模拟结果可以看出,在模拟进水温度区间内,HP+SC模式下热泵COP较高,最高比SC+HP模式高2.58%;而SC+HP模式集热器热性能较好,总热效率更高,最高比HP+SC模式高2.62%。