基于全寿命周期的集中供热系统管网优化设计研究

针对集中供热系统管网设计中存在的技术、节能、经济等特点,提出了一种新型供热系统管网优化设计新模式,即以水力计算为依据,选择优化管径布置模式,在此基础上,利用全寿命周期内管网成本最低原则,确定最佳的集中供热系统优化方案。实例演算表明,此种集中供热系统管网优化设计模式,既可以保证供热系统管网技术性能最优,也可以最大限度降低供热管网的初投资以及运行总费用。     

基于全寿命周期的集中供热系统管网设计优化研究

根据集中供热系统管网设计中的技术、节能、经济等特点,提出了一种新型供热系统管网优化设计新模式,即以水力计算为依据,选择优化管径布置模式,在此基础上,利用全寿命周期内管网成本最低原则,确定最佳的集中供热系统优化方案。实例演算表明:此种集中供热系统管网优化设计模式,既可以保证供热系统管网技术性能最优,也可以最大限度降低供热管网的初投资以及运行总费用。     

光伏/光热-地源热泵联合供热系统运行性能研究

为解决太阳电池的发电效率随温度升高而下降以及地源热泵系统供热引起的土壤热失衡问题,以典型居住建筑的光伏/光热-地源热泵（PV/T-GSHP）联合供热系统为研究对象,基于TRNSYS软件,采用土壤温度、地源热泵机组季节能效比、光伏发电效率和太阳能保证率为评价指标,对该联合供热系统进行运行性能分析。研究结果表明：夏热冬冷地区（以长沙为例）太阳能保证率相对较高,PV/T组件面积为满屋顶最大化安装（900 m²）时,第20年末土壤温度相比初始地温仅升高0.8 ℃,热泵机组季节能效比约为5.1,太阳能保证率为97.0%~98.7%;不同气候地区的太阳能保证率与PV/T组件面积和建筑全年累计供热量有关,通过定义单位建筑全年累计供热量PV/T组件面积指标,得到中国不同气候地区的太阳能保证率与该指标的耦合关系,回归方程的决定系数R²为0.983,得出在已知建筑全年累计供热量和太阳保证率设计目标值的条件下所需PV/T组件面积的计算方法。PV/T-GSHP联合供热系统的全年运行能耗显著小于平板太阳能集热器-地源热泵联合系统（最小降幅为沈阳,49.7%）,远小于空气源热泵（最小降幅为石家庄,79.8%）和燃气壁挂炉（最小降幅为沈阳,65.1%）。     

基于插栓流模型的太阳能供热系统的研究

采用蓄热水箱的多节点模型,对典型太阳能供热系统进行全年逐时模拟计算.计算数据表明,相比于完全混合的蓄热水箱,水箱温度分层可较大幅度提高太阳能集热器的平均效率和太阳能保证率.同时还分析了不同集热器类型、供水温度、供回水温差等条件下.蓄热水箱温度分层对太阳供热系统性能提高程度的影响.     

太阳能—低温热管地板辐射供热系统实验研究

为将低品位太阳能直接应用于建筑供暖,对一种太阳能-低温热管地板辐射供暖系统进行了实验研究.在天津地区冬季条件下、供水温度为35～45℃时,针对非节能建筑的房间负荷(30～60 W/m2)进行了该系统各部件和系统整体性能的实验.实验结果表明:供水温度35～45℃即可满足采暖要求;太阳能保证率受供水温度影响显著,供水温度升高10℃,太阳能瞬时保证率减小5%;晴朗白天,室外平均温度-0.72℃,平均太阳辐照度425.1 W/m2,太阳能瞬时保证率近似为1;阴天室外平均温度-1.55℃,平均太阳辐照度220.5 W/m2,太阳能瞬时保证率随供水温度和负荷的变化而变化,范围是0.52～0.96.实验证实:该系统能提高太阳能热利用的经济性,热管地板传热性能优于塑料埋管地板,供水温度可以比常规塑料埋管地板的要求降低约5℃.     

基于极差分析与费用年值法的太阳能-空气源热泵互补供热系统的正交优化

为了研究太阳能-空气源热泵互补供热系统的关键参数,文章基于巴彦淖尔某办公建筑,利用Polysun软件建立太阳能-空气源热泵互补供热系统模型;然后,将供暖季模拟结果与文献实验数据进行对比分析,以验证该模型的正确性;最后,以ACSF为目标参数,采用正交试验法和极差分析法对太阳能-空气源热泵互补供热系统的4个关键参数进行正交优化分析。分析结果表明,对太阳能-空气源热泵互补供热系统进行两步优化后,该系统的年太阳能保证率由64.2%逐渐升高至80.2%,ACSF由550元逐渐降低至403元,降低了26.73%。     

基于主从博弈理论的热电联供型太阳能热发电站冬季优化运行研究

针对西北地区冬季的风光资源情况以及供热需求，考虑太阳能热发电站的热电联供功能以及共享储能的发展，提出一种基于主从博弈理论的电-热综合能源系统优化运行方法。首先，介绍电-热综合能源系统的构成；其次，建立热电联供型太阳能热发电站、共享储能以及用户的模型；再次，搭建能源运营商和用户聚合商之间的主从博弈模型；最后，根据西北某光热新能源基地冬季实测数据进行算例仿真，通过Gurobi学术版与启发式算法相结合的方法优化系统运行。结果表明：所建模型不仅能实现能源运营商和用户聚合商双方均获得收益，且可为碳中和背景下供热需求的解决提供新的方案。     

某城区城北与城南供热管网互联互通分析

基于某城区供热管网现状,指出城北至城南供热管网互联互通的意义,详细分析了互联互通管网的路由、事故工况下供热量保证率以及互联互通管网的管径,同时对联通管网水力工况进行了探讨,为正确的进行供热管网设计提供了理论指导。     

F-图法的可视化算例及其分析

简要的介绍国际通用的稳态太阳能供热系统分析方法F-图法(F-Chart)及其特性,采用VB和Fortran混合语言编程实现了F-图法分析软件的可视化,并以算例对软件计算的正确性进行了检验,对软件的输入、输出进行了说明,并对计算结果进行了讨论。该算例对以天然气、柴油、汽油和电作为辅助燃料时系统的经济性进行了分析,分析表明,随着燃料价格的上升优化系统太阳能保证率随之增加。并就集热器面积的大小对系统经济性的影响进行了分析,结果表明集热器面积的大小直接影响了分析期内系统的总投资。最后综合阐述了系统设计时燃料类型和集热器面积选择方面的注意事项。F-图法可视化软件为太阳能供暖设计和系统性能评价提供了一个更加方便的分析平台。     

重庆地区太阳能复合空气能热水系统关键因素分析

建立太阳能复合空气能热水系统运行计算模型,基于重庆地区实测气象数据,对系统运行效果和系统影响关键因素进行分析。研究表明:重庆地区太阳能复合空气能热水系统在该文中系统条件下热泵年平均制热性能系数为3.59;设计供热水温度和设计太阳能保证率是影响系统运行和系统经济性的两个关键因素;重庆地区太阳能供生活热水设计温度宜取50℃,随着热水温度取值的增大,热泵性能和系统经济性均降低,相比于60℃,供热水温度设置为50℃时热泵性能系数提升16.6%,动态年费降低25.8%;重庆地区太阳能复合空气能热水系统的设计保证率宜按国家标准30%取值,不宜过高,设计保证率每增加3%,系统动态年计算费用平均增大4.8%,系统经济性下降。     

小型太阳能采暖建筑节能性能指标简化计算

以小型太阳能采暖建筑本体太阳能利用性能指标为研究对象。基于中国1042个城镇1988—2017年间太阳辐射照度及室外空气温度逐时数据,构建符合居住建筑节能设计标准的小型太阳能采暖建筑的太阳能采暖率（SHF）与太阳能得热负荷比（SLR）关系式。同时,获得全国典型城市计算月透过玻璃的总得热量,为太阳能得热负荷比（SLR）的简化计算提供条件。该研究简化了设计方案初期判断建筑可利用太阳能采暖水平的方法,为建筑一体化设计和助力碳中和战略目标的顺利实施提供了基础支撑。     

集中供热热管太阳能集热系统

在原有平板集热器的基础上研制了一种与建筑结合的太阳能集中供热热管系统，并对策略热管的传热机理进行了分析，提出正常工况下该热管的集总参数模型，给出了热管的倾角范围。文中给出了该集热系统的理论预测和实验结果对比。热管太阳能集热器的理论模型以Duffie 和Beckman理论（1980）为基础，修改后用于能量传输。该文还给出了该集热器和传统的太阳能集热器的对比试验结果。热管太阳能集热器的瞬时效率在早上低于传统的太阳能集热器的，而当热管达到工作温度时，前者高于后者。     

太阳能主动式采暖实测与分析

通过对一栋位于北京昌平地区的主动式太阳房的全冬季测试数据进行分析,得到了太阳能保证率及其若干重要影响因素,并给出了其辅助热源的合理设计和运行方式.     

强制循环式太阳热水系统动态特性分析

基于集热器，水箱及换热器等部件热,地晴天无负荷条件下运行的强制循环式太阳能热水系统进行数值模拟，分析了贮热水箱内温度分层，水量，高径比和水流率等对瞬时集热效率和系统日效率的影响。特别探讨了带热交换器的复合回路系统在两种介质热容流率比值改变时，系统热性能变化规律。对设计和控制运行强制循环式太阳热水系统提出了一些建议。     

DESIGN AND PERFORMANCE OF AN ORIGINAL FRENCH SOLAR HEATING SYSTEM: DIRECT SOLAR FLOOR HEATING

Direct Solar Floor Heating ( DSFH) is an original solar heating system made of a set of water circulation pipes embedded in a concrete floor which is directly connected to the solar collectors without heat exchanger or any other storage. The concrete slab is thick enough to be used as storage. Performance of many installations in France have been measured and give satisfaction. Furthermore, a simplified sizing method has been proposed. We set forth simulations with EMGP2, in order to improve both of these results and to optimize the economic and technical performances of the system. An optimum size which the method did not anticipate is indeed found if we correctly took into account the function of the floor in the system. Two points have to be supervised: comfort and regulation for which some preliminary informations are given. A methodology is proposed in order to analyse bare results from measured data.     

我国典型城市太阳热水系统热及经济性能分析

对太阳热水系统热及经济性能的分析是系统设计合理的关键。采用了f-CHART方法对太阳热水系统的热和经济性能进行计算和优化分析。首先对我国的太阳能资源分布和f-CHART方法进行了简要的描述，随后对我国太阳能区划的5个典型城市的太阳热水系统的热及经济性能进行模拟计算。计算结果包括太阳能利用率、太阳热水系统优化配置方案、寿命期(10年)内的经济性能等。该方法及其结果可以为实际太阳热水工程的设计和评价提供依据。     

太阳能地面采暖系统蓄热水箱容积分析

通过分析太阳能采暖系统所需蓄热鼍与建筑热负荷、太阳能集热量日变化规律之间的关系,得出太阳能采暖系统所需蓄热水箱容积的理论算式.根据拉萨、银川、西宁、西安等地的太阳辐射强度及建筑热负荷的日变化规律,模拟得出系统所需蓄热量变化规律;并对各种蓄热温差下对应的蓄热水箱容积进行了模拟分析,结果表明:太阳能采暖系统所需蓄热量随太阳集热器的集热量与建筑热负荷之间的差值增大而增加;蓄热水箱容积随蓄热温差增大而减小,当蓄热水温达到80℃时,在各种地面采暖系统取水温度下,单位集热器面积所需蓄热水箱容积趋于相等.     

分布式太阳能集中供暖系统用户与集中蓄热装置容量匹配优化设计

以蓄热系统各部分蓄热容积为决策变量,蓄热系统全寿命周期费用总现值为优化目标建立蓄热系统优化模型,并通过Hooke-Jeeves优化算法进行求解。以西宁市某小区为案例进行蓄热系统优化,结果表明：用户总蓄热容量与集中蓄热容量的最优配比为3∶2。分布式各蓄热水箱最优容积相比传统太阳能系统蓄热容积计算结果减少40%以上。随着蓄热水箱容积的增大,系统辅助热源供热量先降低后升高,太阳能产热量先升高后趋于定值,系统初投资呈增加趋势,运行投资与蓄热系统寿命周期费用总现值均呈先降低后升高的趋势。最后以寿命周期费用节约百分比为评价指标分析影响因素的影响程度,敏感性大小依次为锅炉供热单价>折现率>寿命周期。     

基于TRNSYS的CPC集热器太阳能热水系统的模拟分析

通过TRNSYS软件搭建了复合抛物面聚光器(CPC)集热器太阳能热水系统模型,对广州地区某小型别墅的太阳能热水系统进行了设计,并观察系统在1年(8760 h)中的运行情况。选取了系统在4个典型日的运行情况进行分析,得到了CPC集热器在春分日和冬至日的最高出口温度分别为67.5℃和68.2℃,在夏至日和秋分日的最高出口温度分别为85.7℃和83.3℃。CPC集热器的集热效率随进口流量的增大而增大,随进口温度的下降而升高;经测试,CPC集热器的最佳安装倾角为22°。对CPC集热器和平板集热器的集热性能进行比较后发现,二者的集热功率基本均随太阳辐照度的增加而增加,在冬至日12:00~15:00这个时段,CPC集热器的集热功率是平板集热器的1.5倍。