土壤源热泵在合肥地区规模化应用绩效研究

介绍了土壤源热泵的工作原理,探讨了土壤源热泵空调应用于中央空调系统的设计方法,以及其主要部件地热换热器的埋管方式、结构、管材、运行等特点。选取几种常用的冷热源系统与土壤源热泵系统进行比较,参考合肥地区的能源价格,计算各方案的运行成本,用动态费用年值法评价了各方案的经济性。最后,对土壤源热泵系统的节能减排量进行了分析。     

土壤源热泵在合肥某工程中的应用

介绍了土壤源热泵的工作原理,探讨了土壤源热泵空调应用于中央空调系统的设计方法,以及其主要部件地热换热器的埋管方式、结构、管材、运行等特点。选取几种常用的冷热源系统与土壤源热泵系统进行比较分析,参考合肥地区的能源价格,计算各方案的运行成本,用动态费用年值法对各方案的经济性进行了评价。     

适于低温的双级压缩热泵热水器动态仿真模型

建立了双级压缩空气源热泵的动态仿真模型。对压缩机、膨胀阀以及换热器分别建立部件模型。由于压缩机和膨胀阀的热惯性较小,所以采用稳态模型来描述。蒸发器和冷凝器部件建立动态模型时,针对制冷剂侧、管壁、以及载冷剂侧三个控制容积,分别建立控制方程。最后,通过参数耦合,建立系统仿真模型。     

土壤源热泵系统冷凝热回收的优化研究

文中提出了一种土壤源热泵冷凝热回收系统,能够减少冬夏两季土壤源热泵系统从土壤冷热源排放吸收热量不均对土壤温度场所造成的影响,并结合火用平衡方程建立了土壤源热泵系统冷凝热回收的优化模型。基于此模型,探讨了系统冷凝器和地下埋管的优化配置,通过模拟计算对该系统在制冷工况下改进前后的运行情况进行了分析对比,结果显示土壤源冷凝热回收系统应用于实际工程能够提高整个系统的COP以及火用效率。     

土壤源热泵系统的火用成本分析

在对火用分析与经济学原理研究的基础上,利用火用成本分析方法,建立了土壤源热泵系统的(火用) 成本分析模型.以实际的建筑空调系统为背景,运用所建火用成本分析模型与能量成本分析方法,对土壤源热泵系统与风冷热泵系统进行了对比分析计算,并以空气源热泵为基础对土壤源热泵进行了敏感性分析.对土壤源热泵的实际应用具有指导意义.     

不同地下水流速对土壤源热泵系统运行的影响研究

利用Fluent建立土壤源热泵空调系统仿真模型,通过模拟结果与热响应测试所得结果的比较验证了模型的准确性。该模型耦合了土壤源热泵空调系统三大组成部分:负荷末端、热泵机组以及地埋管换热器。在此前提下,研究土壤源热泵空调系统中不同地下水流速工况下热泵机组COP的变化情况。结果表明,在常见的地下水流速0m/a至300m/a范围内,地下水流速越大,热泵机组COP越大,其中夏季制冷期间,当地下水流速从0分别增加到60m/a,100m/a,150m/a,200m/a,250m/a,300m/a时,机组COP分别增加11.54%,16.04%,19.91%,23.17%,25.50%,27.14%,从而减小了机组运行能耗。     

太阳能与辅助热源互补供暖仿真研究

针对太阳能供暖系统占地面积大、高寒地区供暖效果不稳定情况,本文利用TRNSYS搭建实验系统仿真模型,以空气源热泵或电加热作为辅助热源进行对比分析与优化。系统能耗、辅热量与房间热舒适性设定为目标值,通过响应曲面法分析集热器面积、集热器倾角及供暖循环泵流量等对目标值的影响,从而对工况进行优化。太阳能与空气源热泵互补供暖系统最优工况为:集热倾角43.71°、空气源热泵功率6.47 kW、供暖泵流量4.08 m~3/h;对应目标值能耗4799.11 kWh、热泵辅助加热量16953.3 kWh、PPD_19.84%、PPD_2 9.62%。太阳能与电加热互补供暖系统最优工况为:集热倾角50°、电加热功率25.77kW、供暖泵流量6 m~3/h;对应目标值能耗18075.6 kWh、电加热辅助加热量17698.75 kWh、PPD_1 9.62%、PPD2 9.35%。经对比分析可知太阳能与空气源热泵互补供暖在高寒地区更具优势。     

太阳能辅助空气源热泵空调低温特性研究

为了改善和提高空气源热泵空调冬季低温环境下的工作性能,设计了以翅片-套管复合式换热器为核心部件,以太阳能低温热水作为辅助热源的太阳能辅助空气源热泵空调,并对该热泵空调进行了低温工况性能测试。实验结果证明,当室外环境温度低至-15℃时,太阳能辅助空气源热泵空调与单一空气源热泵空调相比,系统性能得到明显改善,COP提高50%以上。     

土壤源热泵在合肥地区的应用研究

介绍了土壤源热泵的工作原理,探讨了土壤源热泵空调应用于中央空调系统的设计方法,以及其主要部件地埋换热器的埋管方式、结构、管材、运行等特点。实验研究了合肥地区夏季不同运行模式下地埋换热器的换热性能以及换热器周围温度场的变化情况,最后利用有限元分析软件ANSYS对地埋换热器运行一个夏季后周围土壤温度场进行了模拟。     

空调器数字化仿真软件开发与实验验证

针对制冷和制热两种情况,建立了以稳态仿真为基础的空调数字化仿真系统。首先运用新的制冷剂显式快速计算模型,对制冷剂物性计算程序进行完善。然后采用集中参数法建立了压缩机模型,对压缩机的性能参数进行二元十项的拟合回归。对毛细管建立了均相流分布参数模型,并且针对该计算模型提出了新的无量纲关联式。在部件模型基础上,建立了家用空调系统仿真计算模型,并且对以往的迭代算法进行了改进,提高了系统稳态仿真算法的稳定性。在系统数值模型的基础上,完成了完全面向对象方式的空调器数字化仿真软件。该仿真结果与实验数据吻合较好,软件可有效预测空调器的性能参数。     

地源热泵的运行特性模拟研究

依据圆柱源理论,建立起了耦合地面热泵机组和地下埋管换热器特性的模拟模型,该模型可用于长期运行的地源热泵系统的短时间步长运行特性模拟。探讨了模拟过程中有关参数的确定方法,并运用所建模型对地源热泵的冬季和夏季运行特性进行了模拟。运行特性模拟与实验数据的验证结果表明,所建模型可以对地源热泵的运行特性做出符合实际的预测。     

空气-地源双热源复合热泵低温制热特性实验研究

为缓解单一空气源热泵低温供热性能差的突出问题,设计了空气-地源双热源复合热泵系统。实验研究结果表明,即使在室外-15℃的超低温环境温度工况下,利用少量的低温地下水,复合热泵的制热量较单一空气源热泵提高近50%;能效比提高40%以上。     

地源热泵空调系统热平衡及土壤温度分布实验研究

本文利用地源热泵空调系统的全年运行实验结果,研究了地埋管换热器与周围土壤的热量交换以及土壤的温度变化。实验结果与理论计算表明,由于采用热回收技术,该系统可减少33．7％的热量排放。连续运行一年后,土壤的平均温升为0．7℃,解决了夏热冬冷地区地源热泵空调系统的土壤热平衡问题。     

Comparative Assessment of Various Low-Dissipation Combined Models for Three-Terminal Heat Pump Systems

Thermally driven heat pump systems play important roles in the utilization of low-grade thermal energy. In order to evaluate and compare the performances of three different constructions of thermally driven heat pump and heat transformer, the low-dissipation assumption has been adopted to establish the irreversible thermodynamic models of them in the present paper. By means of the proposed models, the heating loads, the coefficients of performance (COPs) and the optimal relations between them for various constructions are derived and discussed. The performances of different constructions are numerically assessed. More importantly, according to the results obtained, the upper and lower bounds of the COP at maximum heating load for different constructions are generated and compared by the introduction of a parameter measuring the deviation from the reversible limit of the system. Accordingly, the optimal constructions for the low-dissipation three-terminal heat pump and heat transformer are determined within the frame of low-dissipation assumption, respectively. The optimal constructions in accord with previous research and engineering practices for various three-terminal devices are obtained, which confirms the compatibility between the low-dissipation model and endoreversible model and highlights the validity of the application of low-dissipation model for multi-terminal thermodynamic devices. The proposed models and the significant results obtained enrich the theoretical thermodynamic model of thermally driven heat pump systems and may provide some useful guidelines for the design and operation of realistic thermally driven heat pump systems.     

地源热泵的应用对环境的影响分析

地源热泵被认为是一种高效、节能、环保、有利于可持续发展的技术,它被认为是21世纪最有效的空调技术。然而地源热泵的大量使用也带来了一系列的环境问题。分别针对地表水源热泵、地下水源热泵以及土壤源热泵的使用对环境的影响进行了深入分析,并对可能的解决方案进行了讨论。     

R407C地源热泵系统实验研究

本文以三元非共沸混合工质R407C对传统工质HCFC22进行了替代,搭建了地源热泵系统实验台。考虑到在地源热泵运行时,地下土壤温度会因运行时间和冬夏季节的不同而发生变化,造成热泵的各种不同运行工况。为全面反映热泵的运行状态制订了测试方案,并对测试数据进行了整理和分析。该热泵系统在加热与制冷运行模式下COP均可达到3．6以上。     

带有高压储液器的制冷系统建模研究

通过对制冷系统循环特性、变工况特性和参数间耦合特性的分析,遵循热力学基本定律和能量、动量、质量守恒定律,采用稳态和动态建模相结合的方法建立压缩式制冷系统的数学模型。针对换热器建模难点采用分相区和移动边界相结合的方法建立其集总参数动态模型,并且冷凝器与高压储液器相结合,构成冷凝器加储液器的整体部件,文中建立的制冷系统的整体模型,反映了制冷系统工况变化时制冷剂质量的重新分配及其对状态变量的影响,提高了系统建模的精度,最后通过实验对所建模型的准确性进行了验证。     

现场测量深层岩土热物性方法

地下岩土的热物性参数是地源热泵地热换热器的设计中所需要的很重要的参数。热物性参数的大小对钻孔的数量及钻孔的深度具有显著的影响，进而影响地源热泵系统的初投资。为了能够在现场测量地下岩土的热物性参数，本文利用一套现场测量设备测量了对地下埋管回路施加的热流与回路中循环水温度随时间的变化，并利用参数估计方法确定地下岩土的热物性参数。