双层相变蓄能地板辐射供冷暖末端系统实验对比研究

提出了一种双层相变蓄能地板辐射末端系统,该系统上下叠放蓄热层和蓄冷层,每层都内嵌毛细管网,通过蓄能和放能,实现夏季辐射供冷、冬季辐射供暖。该系统采用电驱动热泵系统为冷热源,可以实现"移峰填谷"缓解电网压力,同时提高空调的舒适性。作者搭建了两个模拟测试房间:A房间蓄冷层在上,B房间蓄热层在上。进行了供暖和供冷实验,分别测量了在蓄能和放能过程中,末端系统各结构层温度、房间内各高度室温随时间变化的情况。结果表明:当冷热源给水温度分别为40℃和15℃时,供暖时室内温度可保持在16.5℃以上;供冷时室内温度能保持27℃以下;室内垂直温差控制在3℃以内,能满足室内环境温度和热舒适性温差要求,同时还保证热泵机组工作在良好的工况范围。实验数据对比发现蓄热层在上、蓄冷层在下的结构方案(B房间)相对更加合理,该方案辐射供暖效果好,而且能降低辐射供冷时地表温度过低引起凝露的风险。     

球形堆积床蓄冷空调系统实验性能研究

文中对球形堆积床蓄冷空调系统的蓄冷和放冷特性进行实验研究。在实验过程中,测量堆积床内流体温度、蓄冷时蒸发器进出口温度、放冷时换热器进出口温度以及室内机组进风和出风温度。通过测量的数据,得出蓄冷和放冷过程中的蓄冷、放冷速率和蓄冷、放冷量随时间的变化。在放冷时,出风温度稳定在16℃。因此,该系统可以用于空调系统的蓄冷和放冷过程,既有利于电力负荷"移峰填谷",又能满足室内温度调节的需求。     

高寒地区太阳能毛细管供暖系统实验研究

针对呼和浩特地区太阳能毛细管网供暖系统运行特性,搭建了太阳能毛细管网供暖系统,对系统进行理论与实验研究,测试该系统对室内热环境的影响。研究结果表明:在较为晴朗的天气情况下,太阳能集热器典型日平均集热功率为7.12 kW、集热效率为50.5%。储热水箱保温效果良好的情况下,毛细管供暖系统在典型日平均供暖效率为38.9%。毛细管网供暖房间室内早晚温差较大,导致各层温度分布较不均匀;相较于室外环境与未供暖房间,平均温度分别提高了16.68℃和8.84℃。通过房间热舒适性分析,多数时间室内具有较好的热舒适性,但在中午时间段内需根据情况进行适当的流量调节。该研究为太阳能毛细管网系统在高寒地区推广应用提供了研究基础。     

送风与辐射组合末端供冷舒适性与均匀性研究

利用CFD仿真技术,对卧式明装风机盘管与辐射地板的空调末端组合进行了供冷模拟研究,分析了风机盘管送风状态、辐射末端表面温度等参数对室内温湿度环境、均匀度及舒适性的影响规律。模拟结果表明:送风与地板辐射末端组合在保证室内符合国家标准的舒适度要求时,能维持较好的热环境均匀度;送风风速不宜过大,否则会造成吹风感强烈;为防止结露和保证舒适性,送风相对湿度要低于70%;送风温度增加导致室内温度增加幅度较大,地板表面温度增加导致室内温度增加幅度较小,即室内温度对送风温度变化更加敏感;当地板表面温度增加时,室内温度和相对湿度的均匀性得到改善,舒适性提高,且结露风险大大降低,因此在满足舒适性要求的情况下,建议适当增加地板表面温度。     

不同结构毛细管网辐射板供冷性能实验研究

对两种不同结构毛细管网辐射板的性能进行了实验研究,分析了在不同供水温度下,该两种辐射板在表面温度分布、供冷能力、安装辐射板房间温度变化情况之间的差异,为今后毛细管网辐射供冷空调系统辐射末端的设计应用及运行控制提供依据。     

冰蓄冷辐射空调系统方案设计与能耗分析

基于温湿度独立控制思路,提出了一种冰蓄冷辐射空调系统,该系统将冰蓄冷技术和毛细管辐射空调技术相结合,系统还利用地源为毛细管辐射供冷提供主要的高温冷源,以实现电力负荷"削峰填谷"、降低能耗和更好的热舒适性。以杭州地区某办公楼为实例,进行了负荷计算、空调方案设计和蓄冷策略制定等工作,并与常规空调系统相比较进行了节能分析,结果表明冰蓄冷辐射空调系统具有明显的节能优势。     

带有蓄热装置的直膨式太阳能热泵系统的模拟研究

介绍了一种带有相变蓄热装置的直膨式太阳能热泵系统。以青岛天气为例,对该系统的蓄热模式进行数值模拟,得出蓄热装置进出口制冷剂的温度、蓄热材料的液相率随时间的变化,结果表明在太阳能辐射量变化时,该系统的蒸发温度维持25℃左右,系统能够稳定运行;对系统热力学性质进行理论计算得出系统在冷凝温度为70℃时,系统的COP能维持在5.3左右,系统能够高效运行。     

室内低温地板辐射采暖的温度分布及湍流流动数值模拟

采用k-ε模型和壁面函数法耦合辐射模型对低温地板辐射采暖房间进行了数值模拟,通过分析室内温度分布特征及流动特性,得出了室内空气温度分布随室内高度的变化关系、围护结构表面温度及热流的分布特性,数值结果表明了在室内主流区域空气温度分布均匀,其温差在1℃左右,从而说明了低温地板辐射采暖舒适性的原因,数值模拟结果也表明了辐射在地板采暖中的重要性,辐射热流达到了总热流的50%-60%。     

顶棚辐射供冷与新风联合系统的辐射顶棚热特性研究

介绍了一种上送上回式新风与顶棚辐射联合供冷系统,通过搭建实验房间,研究了新风系统以及三种不同供水温度对于辐射顶棚的热特性的影响,并且分析了联合系统的防结露能力。实验分析得出,在本次实验条件下,当供水温度高于14℃时,能够保证辐射顶棚不结露。     

太阳能热泵热水系统循环水流量控制仿真

设计了一套新的太阳能热泵热水系统,介绍了该系统的工作原理和特点,分析表明,该系统既具有普通太阳能热泵的优点,又能够实现供暖、供冷、全年供应生活热水等多种功能。采用机理建模的方法建立了房间冷负荷、风机盘管、执行器、传感器和循环水系统的传递函数模型。设计了太阳能热泵热水系统的循环水系统PID控制、模糊控制和模糊自适应PID控制三种控制方案,并针对设计的三种控制方案对系统进行了控制仿真。结果表明,从调节时间、超调量和阶跃响应等几个方面综合考虑,由于模糊自适应PID控制能够在线调整控制系统的特性参数,随时适应系统的运行变化,在太阳能热泵热水系统的循环水系统运行控制上具有明显的优势。     

过渡季节冷却塔供冷系统的优化研究

冷却塔供冷系统性能与所处地区气候条件及建筑负荷特点密切相关。为研究夏热冬冷地区冷却塔供冷系统的性能及影响规律,选取具有典型夏热冬冷气候特征的南京地区,建立了冷却塔供冷系统模型并进行实验验证,开展系统变工况性能与优化研究,获得了不同环境湿球温度下,末端负荷和一、二次侧水流量变化对系统二次侧出水温度的影响规律。结果表明:随着末端冷负荷及一、二次侧水流量的增大,二次侧出水温度均不断升高。冷却幅高随冷负荷的增大而增大,且随着环境湿球温度的升高,冷却幅高明显降低,冷却塔效率提高;当系统一、二次流量均为6t/h,相比环境湿球温度为12.6℃工况,环境湿球温度为16.8℃时的冷却幅高平均降低1.0℃。在同样的冷负荷情况下,二次侧流量的减小有助于冷却幅高的减小。     

SHMFF水冷系统蓄水罐与冷水机组联合供冷模式研究

稳态强磁场实验装置水冷系统具有大流量、大蓄冷温差的特性。前期设计由于考虑占地、成本等因素,所具备的蓄冷量无法满足今后磁体实验延长实验时间的要求。为扩大蓄冷量,提高冷冻水使用效率,现提出了蓄冷罐联合冷水机组供冷的模式,并将其与自然分层法进行了对比分析。     

气液双热源耦合热泵空调性能模拟研究

建立了气液双热源耦合换热器的耦合换热模型,并对其在耦合热源热泵空调中应用时的制热工况进行了性能模拟研究。模拟结果显示,使用该气液双热源耦合式换热器的耦合热源热泵空调系统,气液双热源模式与单空气热源模式相比,制热量和COP均有明显提高,低温时性能提高更为显著。当室外温度为-15℃时,双热源热泵的制热量较单一空气源热泵提高比例进一步增大,制热量提高近40%,COP提高近30%。     

新型平板热管相变换热器储放能过程的研究

将新型平板热管作为换热元件引入相变蓄热系统,研制了一套新型的平板热管式相变蓄热换热器。蓄热换热器采用石蜡作为蓄热材料,对其蓄、放热过程进行了实验研究,得到了不同时刻换热器内石蜡温度分布。改变供、取热流体温度,分析了流体入口温度对换热器蓄放热过程的影响,分析了新型平板热管在蓄放热过程的均温性能以及换热器的蓄放热效率。结果表明,新型平板热管相变换热器蓄、放热效果良好。     

相同条件下定频、变频空调节能舒适性对比试验研究

在焓差实验室中模拟家用空调器的实际运行环境,相同条件下对比研究相同制冷量的定频和变频空调器的节能舒适特性。结果表明:相同条件下定频空调器能使室内更早的达到设定温度,当空调器设定温度16℃,室外温度35℃时,定频和变频空调器的耗电量达到相同的时间为11h,室外温度为40℃时,定频和变频空调器的耗电量达到相同的时间为6.3h,室外温度越高,定频和变频空调器耗电量相同的时间越提前,变频空调器需要更长的时间才能体现出节能优势;室外温度35℃时,运行变频和定频空调器,室内不同高度之间的温差分别在0.2℃~0.5℃和0.7℃~1℃,室内温度波动周期分别为2.4h和0.25h,变频空调器温差低于定频空调器,且波动周期大,室内温度变化缓慢,舒适性优于定频空调器。     

太阳能辅助CO2热泵与制冷系统实验研究

本文设计了一种太阳能辅助空气源跨临界二氧化碳热泵空调热水系统,包括太阳能集热系统,二氧化碳热泵系统以及室内室外换热系统;针对春夏秋冬不同天气条件,可采用制热、制冷,热水、制热 热水、制冷 热水五种运行模式,实现热水和空调两大功能.利用搭建的太阳能辅助空气源跨临界CO2热泵热水与空调系统实验台,进行了水-水热泵与制冷循环系统、空气-水热泵与制冷循环系统以及太阳能辅助的热泵循环系统实验研究.结果表明;气体冷却器出口温度越低,系统的性能系数越高;蒸发温度的升高同样也会提高系统的性能系数;在冬季夜间利用太阳能集热系统作为辅助热源可有效提高蒸发温度,同时延长蓄热水箱使用时间,满足整个夜间供热需求.     

基于(火积)与熵产分析的最优相变温度研究

蓄能对分布式能源系统的效率有较大影响。本文对于分布式能源系统中蓄能的相变温度,分别采用熵产极值,(火积)耗散极值与广义热阻极值进行优化。结果表明,(火积)耗散极值与广义热阻极值作为优化准则所得的最优相变温度对应蓄热取热功率的极大值。此外,基于(火积)耗散分析方法,分析了二级蓄能的蓄热取热能力,结果表明二级蓄能的蓄热取热量比单级蓄能大,二级蓄能与单级蓄能蓄热量之比与冷热流体入口温度无关,仅与传热单元数有关,且当传热单元数趋于无穷大时,二级蓄能与单级蓄能的蓄热量之比趋于四分之三。     

调热器应用:极值原理优化集中供热系统

中国北方城镇供暖能耗占全国城镇建筑总能耗的40%左右。在传统集中供热系统中,较高温的一次网热水(130℃)通过小区热力站处的换热器,将热量传递给二次网热水(60℃/45℃),温度降低后(70℃)回到热源。本文引入热机和热泵,并考虑环境因素,构建了新的调热系统并建立其理想热力模型。应用极值原理优化该热力系统,结果表明当一次网回水温度降至环境温度时,系统的供热能力最大,此时供热能力相对吸收式换热系统可能增大40%。     

从T-Q图分析几种余热回收方式的热力学性能

提出将回热器与热泵相结合的方式对温度为60℃工业余热资源进行回收,并将25℃的生水加热至90℃。通过对该系统、单独回热器以及单独热泵的余热回收系统的热力学性能进行理论分析与比较,结果表明采用这种热泵与回热器结合的方式具有更好的热力学性能。按一次能源利用率折,该系统产生单位质量热水的耗能相对于后两者分别减少73.4%和48.9%。同时基于对生水加热过程的T-Q图进行分析,发现回热器和热泵相结合加热冷水的方式其(火积)耗散有很大的降低,这是因为该系统中冷水加热过程采取了梯级加热的方式,使得冷热源之间的温度匹配性更好,降低了传热过程的不可逆损失,有利于提高系统的热力学性能。     

一种蓄冷式飞机地面空调车系统性能的研究

针对传统的飞机地面空调车存在不能以小功率用电保障大功率需求及冷量损失严重等问题,提出一种相变蓄冷式飞机地面空调车,简要分析了系统组成及其原理,对蓄、释冷系统进行了实验研究。结果表明:蓄冷工况下相变蓄冷材料在-2℃开始相变,蓄冷量达到200 kW时耗时38 min,蓄冷3 h蓄冷量为950 kW;释冷工况下蓄冷箱的释冷时间大于2 h,当进风温度为27℃、湿度为32%左右时出风温度为4℃、湿度为94%左右,出风压力及风量均在设计范围之内,设计合理。