运行模式对地埋管换热器热交换性能的影响试验

运行模式对地埋管换热器的热交换性能具有显著影响。文章借助桂林理工大学建立的地源热泵实验平台,对桂林地区地源热泵制冷工况下3种运行模式进行试验,研究地源热泵的运行状况及管壁温度变化特性,分析运行模式对地埋管热交换性能的影响规律。研究结果表明:3种运行工况下,地源热泵机组的性能系数COP分别为4.30,4.03,3.48,竖埋管单位管长换热量为14.4~32.8 W/m,水平埋管单位管长换热量为14.8~17.9W/m;地埋管的管壁温度随着地源热泵的运行发生变化,其恢复程度与停机时间的长短有关;间歇运行模式有利于土壤温度场的恢复,提高地埋管换热器的热交换性能;停运比Ps-o由0变化到1时,热泵机组性能系数COP增加了15.8%。     

地源热泵空调机组连续运行过程仿真与经济性分析

对1台额定供冷量为5 kW的地源热泵空调机组进行数学建模,并将其用于地源热泵空调机组夏季连续稳定制冷运行过程的仿真研究,以揭示地下埋管传热特性对地源热泵空调机组运行经济性的影响。研究结果表明,地源热泵空调机组的能耗和COP始终处于变化之中,大致分为急变、过渡和趋稳3个阶段,各个阶段的能耗和COP差别显著,但仍总是优于空气源热泵空调机组。对于该工况下运行的地源热泵空调机组,应以趋稳阶段的能耗和COP作为选型的依据。     

复合地源热泵系统冬季供暖运行实验研究

介绍了地源热泵在冬季运行供暖的实验研究,具体分析了长期连续运行时土壤温度的变化规律,热泵机组系统的COP变化情况,以及太阳能辅助系统与地源热泵系统联合运行时土壤温度的变化规律,热泵机组系统的COP变化情况.试验数据表明了增加太阳能辅助地源热泵系统后,显著地提高了冷凝器出口温度和室内温度,有效地提高了热负荷,增加了供热面积.总结出了本地区地源热泵系统的一般运行规律.     

地源热泵系统夏季制冷间歇运行特性实验研究

对实际运行的地源热泵系统夏季制冷间歇运行特性进行实验研究,分析比较不同间歇运行方案下得到的热泵机组性能和地埋管换热性能。研究结果表明:相比于负荷侧流量,地源侧流量对机组性能和地埋管换热性能的影响较大;在流量设定的条件下,采用开机运行2 h停机2 h运行方案机组的性能最好,机组最大性能系数(COP)值可达到4.17,比运行4 h停机2 h机组的COP值高出7.5%;在停机2 h的情况下,机组开机2、3或4 h,地埋管的换热能力均可得到恢复,停机前后埋管的平均换热量基本保持平衡。     

基于太阳能季节补热的地源热泵空调系统研究

在北方地区,由于建筑物的冬季热负荷大于夏季冷负荷,单独采用地源热泵对建筑物供暖、制冷,长期运行会造成土壤的温度逐年下降,最终导致地源热泵机组COP越来越低,严重时会影响机组的正常运行。夏季采用太阳能对土壤补热,解决地源热泵机组单独运行时冷热不平衡问题,有效提高机组热效率,达到综合节能的目的。通过对太阳能-地源热泵复合空调系统进行分析研究,利用TRNSYS软件进行分析模拟,从而得出太阳能-地源热泵空调系统的最佳匹配方案。     

太阳能辅助地源热泵系统运行模式研究

利用Trnsys软件建立了太阳能辅助地源热泵系统仿真模型,通过试验验证了模型的准确性。试验结果显示,地源侧循环水先流经地埋管后经过集热器的串联模式是复合系统的最佳连接方案,COP值可达到4.56,比单一热泵系统提高了8.83%。基于最优模式,进一步研究太阳能集热器面积和地埋管换热器长度对复合系统的影响表明,在联合供暖工况下太阳能集热器面积每增加1 m2,可以减少换热器地埋管长度4.09 m。     

综合能源站内土壤源热泵运行效果研究

为了确定综合能源站内土壤源热泵的运行效果及调节措施,本文通过对天津某综合能源站内土壤源热泵用户侧供能量、地源侧换热量、地埋管供水温度进行连续三年的监测,分析机组直接供能和蓄能运行工况下的平均运行效率。研究结果表明,能源站集中供能可很好地调配各设备的供能量。三年来,土壤源热泵机组白天供能、晚上蓄能,平均运行效率为机组额定COP值的91.4%~112.7%,不仅保证各机组均能以高效率运行,且可节约运行费用,减少碳排放。研究成果可为土壤源热泵系统在能源站中的运行提供参考。     

地源热泵系统非平衡冷热负荷运行特性研究

建立地埋管传热模型和系统能耗模型,对非平衡冷热负荷条件下地源热泵系统运行特性进行模拟计算。当建筑空调冷负荷大于热负荷,且供冷时间较长时,地源热泵系统从冬季初始运行,到达夏季时段,地温比夏季初始运行低,更加有利于夏季地源热泵系统节能。地源热泵系统运行7a后,采取夏季和冬季初始运行两种方案的地埋管钻孔壁年平均温度与土壤初始温度相比,分别上升3.10和5.12℃,导致机组耗功率逐年增加,应考虑采用复合式地源热泵系统间歇运行或增设地埋管设置分区运行策略,平衡土壤传热量。     

太阳能辅助地源热泵系统运行策略研究

文章根据气象条件和建筑负荷的不同,把太阳能辅助地源热泵(SAGSHP)系统运行时段分为多个运行期间,在各运行期间设置不同的集热、储热和热泵供热的运行参数,研究各运行参数的设定对SAGSHP系统性能的影响规律,进而确定了各运行期间的优选参数。SAGSHP系统的性能参数包括热泵机组COP、直供热量占比、SAGSHP系统总耗电量和SAGSHP系统COP等。研究结果表明,相比于不分期间的控制策略,分期间控制策略的年集热量相对提高了4.0%,储热量相对提高了7.1%,太阳能直供热量相对提高了15.5%,SAGSHP系统COP相对提高了3.9%。     

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。     

基于圆柱源理论模型的U型埋管换热器的模拟研究

分析了圆柱热源(热汇)理论模型,运用圆柱源理论对太阳能-土壤源联合运行热泵系统进行连续20d运行的状况进行模拟,得出联合运行模式较单独土壤源运行模式节能8%~10%,可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。引入“负荷集合”思想对圆柱热源(热汇)理论模型进行改进,使其适合于对土壤源热泵的全年运行进行模拟,模拟过程更为快捷。     

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%。     

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-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。     

岩溶地区特殊地质条件对U型地埋管换热器的传热影响研究

以南方岩溶地区地下水丰富为前提,利用多含水层渗流提高地埋管的换热能力。该文利用有限元软件建立三维单U型换热孔数值模型,利用相关指标分析有无含水层时地源热泵系统的换热效果研究。结果表明：蓄能岩土体内有无含水层多种情况时,U型管出水口平均温度呈现N1>A1>A2>AF1>AF2;AF2、AF1、A2和A1情况下的平均延米换热量分别比N1高49.87%、44.06%、39.51%、31.93%;AF2、AF1、A2和A1情况下的平均COP分别比N1高4.35%、3.93%、3.52%、2.67%。在地下水丰富区域应合理布置换热孔,提升热泵系统运行效率,对实际工程项目可提供一定的指导。     

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。     

Energy analysis of a solar-ground source heat pump system with vertical closed-loop for heating applications

A heat pump system is the ideal way to extend the heat supply of existing oil or gas fired heating system. Consumption costs are lowered through the use of free energy from the environment, and the dependence on fossils fuels simultaneously reduces. In order to investigate the performance of the solar-ground source heat pump system in the province of Erzurum having cold climate, an experimental set-up was constructed. The experimental apparatus consisted of solar collectors, a ground heat exchanger (GHE), a liquid-to-liquid vapor compression heat pump, water circulating pumps and other measurement equipments. In this study, the performance of the system was experimentally investigated. The experimental results were obtained from October to May of 2008-2009. The experimentally obtained results are used to calculate the heat pump coefficient of performance (COP) and the system performance (COPS). The coefficient of performance of the heat pump and system were found to be in the range of 3.0-3.4 and 2.7-3.0, respectively. This study also shows that this system could be used for residential heating in the province of Erzurum being a cold climate region of Turkey.     

Numerical simulation of the performance of a solar-earth source heat pump system

Solar-earth source heat pump (SESHP) is a new type of energy saving air conditioner. In this paper, numerical simulation of the performance of a solar-earth source heat pump system (SESHPS) operated at alternate or combined mode is carried out respectively. The results indicate that a resuming-rate of 30–60% of the earth temperature near buried coil can be preferable when SESHPS is operated alternately at a period of 24 h, and the proportion of the operation time of solar-assisted heat pump (SAHP ) should be confined to 42–58%. When SESHPS is operated at combined modes 2, the energy-saving rate with and without heat storage water tank is 14.5% and 10.4%, respectively, compared with ground source heat pump (GSHP). As for the overall effect, the combined operation mode with water tank in which the heated water flows through the solar collector first and then through the buried coil is preferable. The results are significant for the engineering design, operation and management of SESHPS.     

双热源热泵系统模拟研究

基于太阳能热泵和地下水源热泵的优缺点，本文提出了双热源热泵系统。对该系统的各种不同运行工况进行了分析研究，并针对天津地区进行了模拟计算。结果表明：与地下水源热泵相比，在制热量和COP大致相当的情况下，节水量可以达到70％。