首页 > 88必威

太阳能热泵潜热蓄热供暖系统性能研究

来源:论文学术网
时间:2024-08-18 21:29:36
热度:

太阳能热泵潜热蓄热供暖系统性能研究【摘要】:近20多年来,太阳能热泵系统的研究工作在国际上已成为可再生能源利用领域的研究热点,并且已取得了很大的进步。在我国,有将近70%的地区需要

【摘要】: 近20多年来,太阳能热泵系统的研究工作在国际上已成为可再生能源利用领域的研究热点,并且已取得了很大的进步。在我国,有将近70%的地区需要供暖,而这些地区绝大部分都以煤为主要燃料,这无疑加剧了化石能源的消耗和对环境的污染。太阳能热泵潜热蓄热(Solar Assisted Heat Pump with Latent Thermal Energy Storage,简称SAHPLTES)供暖系统是一种新型的节能、环保系统。该系统是以太阳能作为主要热源的热泵系统,是利用太阳热进行供暖一种非常有效的形式。 本文在总结了国内外太阳能热泵技术与潜热蓄热技术的基础上,将二者有机地结合在一起,设计了SAHPLTES供暖系统,该系统主要是由太阳能集热系统、潜热蓄热装置(Latent Thermal Energy Storage Tank,简称LTEST)、热泵机组、供暖末端装置以及辅助热源组成。在本文研究中,以CaCl_2·6H_2O作为潜热蓄热材料,土壤源热泵作为辅助热源。本文以SAHPLTES供暖系统为研究对象,主要从以下几个方面进行了一些研究: 首先,介绍了系统在不同的供暖阶段系统的主要运行模式及运行原理。并利用有限时间热力学理论建立了系统的热经济性分析模型,并通过优化分析,得出了在给定的热负荷以及气象参数条件下,当目标函数(系统运行年限内总费用)最优时,系统各部分的主要设计参数,如最佳集热器面积、最佳集热器出口温度等。同时还考察了系统各部分主要性能参数对系统优化特性的影响,在此基础上,对LTEST的蓄热容量进行了相应的匹配设计计算。该部分工作可以为整个系统的设计与性能评价提供理论支持。 其次,建立了系统各组成部分的数学模型,其中着重建立了LTEST内部传热的数学模型,该模型主要由换热器、水以及PCM数学模型联立组成,其中PCM采用等温相变焓法模型,该模型具有无须对PCM分区建立模型,且不用跟踪相变边界的优点。并在上述模型基础上,制定了SAHPLTES供暖系统各部分的开启/关闭条件,进而得出了运行模式之间的转换条件,为模拟系统的动态运行特性奠定基础。 再次,在所建立的系统数理模型及模式转换控制条件基础上,模拟了在哈尔滨地区整个供暖期内,当供暖设计负荷为10kW时,SAHPLTES供暖系统动态运行特性,考察了系统在不同供暖阶段的主要运行模式、供暖效果以及系统各部分状态参数的变化。同时改变供暖地区的地理参数与气象参数,模拟预测了该系统在全国几个不同纬度典型地区的供暖效果,通过分析比较得出了该系统应用效果比较好的地区。 另外,在本文的研究中,还对系统的主要设计参数,包括集热器面积、PCM胶囊的封装尺寸、LTEST内PCM质量百分数,对系统在整个供暖期内的动态运行特性的影响进行了研究。通过研究发现,在哈尔滨地区对应10kW建筑设计热负荷来说,SAHPLTES供暖系统集热器面积选取在60m2左右是比较合理的,LTEST内PCM质量百分数宜选取在70%。 最后,为了考察SAHPLTES供暖系统的运行特性,同时验证本文所建数学模型的正确性,建立了SAHPLTES供暖实验系统,并在2007年11月15日至2008年3月31日选择典型天气进行实验,并在相同的条件下,应用本文所建立的数学模型进行模拟,通过比较发现实验和模拟结果吻合较好,验证了本文建立数学模型的正确性和可靠性。 SAHPLTES供暖系统是一种新型的供暖系统,由于经济性等原因,目前该系统在实际中还不可能得到广泛的应用,但是随着常规能源的日益枯竭、能源价格的逐渐上涨、环保压力的不断增加,同时还由于太阳能供暖、空调技术的不断完善,集热器价格的下降,SAHPLTES供暖系统将成为一种非常有竞争力的供暖方式。本文的工作可以为今后SAHPLTES供暖系统的应用提供理论基础和技术支持。 【关键词】:太阳能热泵 潜热蓄热 有限时间热力学 运行特性
【学位授予单位】:哈尔滨工业大学
【学位级别】:博士
【学位授予年份】:2008
【分类号】:TK513.5
【目录】:
  • 摘要4-6
  • Abstract6-9
  • 物理量名称及符号表9-19
  • 第1章 绪论19-38
  • 1.1 课题背景及研究的目的和意义19-24
  • 1.1.1 课题背景19-20
  • 1.1.2 研究的目的和意义20-24
  • 1.2 国内外研究现状分析24-36
  • 1.2.1 太阳能热泵供暖系统的研究现状24-27
  • 1.2.2 潜热蓄热的研究现状27-34
  • 1.2.3 应用有限时间热力学理论进行系统优化设计的研究现状34-35
  • 1.2.4 国内外在研究太阳能热泵与潜热蓄热技术现状的总结35-36
  • 1.3 本文的主要工作36-38
  • 第2章 SAHPLTES 供暖系统运行模式及优化设计38-63
  • 2.1 SAHPLTES 供暖系统的运行模式38-40
  • 2.2 太阳能热泵系统热力学模型的建立40-46
  • 2.3 太阳能热泵系统优化设计参数的确定46-50
  • 2.4 太阳能热泵系统优化特性的影响因素分析50-56
  • 2.4.1 传热系数对系统运行性能的影响51-52
  • 2.4.2 热源热容量对系统运行性能的影响52
  • 2.4.3 不可逆因子对系统运行性能的影响52-53
  • 2.4.4 集热器性能参数对系统运行性能的影响53-54
  • 2.4.5 经济性参数对系统优化结果的影响54-56
  • 2.5 潜热蓄热系统的设计56-60
  • 2.5.1 相变材料的选择56-57
  • 2.5.2 潜热蓄热装置的结构设计57-59
  • 2.5.3 潜热蓄热装置蓄热容量的确定59-60
  • 2.6 辅助热源的选择60-61
  • 2.7 本章小结61-63
  • 第3章 SAHPLTES 供暖系统数理模型的建立与求解63-90
  • 3.1 系统各部件数理模型的建立63-86
  • 3.1.1 集热器表面太阳辐射计算模型64-65
  • 3.1.2 太阳能集热器数学模型65-67
  • 3.1.3 潜热蓄热装置数学模型67-79
  • 3.1.4 水/水热泵数学模型79-80
  • 3.1.5 风机盘管数学模型80-81
  • 3.1.6 U 型管土壤换热器数学模型81-85
  • 3.1.7 供暖房间热力计算模型85-86
  • 3.2 系统运行模式间的转换控制86-88
  • 3.2.1 风机盘管的启停控制86-87
  • 3.2.2 太阳能集热器的启停控制87
  • 3.2.3 潜热蓄热装置的启停控制87-88
  • 3.2.4 热泵的启停控制88
  • 3.2.5 系统各运行模式的运行条件88
  • 3.3 本章小结88-90
  • 第4章 SAHPLTES 供暖系统模拟运行特性分析90-113
  • 4.1 系统模拟框图90-91
  • 4.2 系统模拟参数91-92
  • 4.3 SAHPLTES 供暖系统动态模拟运行特性分析92-102
  • 4.4 SAHPLTES 供暖系统在其它地区运行性能预测102-110
  • 4.5 本章小结110-113
  • 第5章 SAHPLTES 供暖系统参数影响分析113-127
  • 5.1 集热器面积对系统运行特性的影响113-116
  • 5.2 PCM 封装尺寸对系统运行特性的影响116-119
  • 5.3 PCM 质量百分数β对系统运行特性的影响119-125
  • 5.4 本章小结125-127
  • 第6章 SAHPLTES 供暖系统实验与分析127-147
  • 6.1 实验目的127
  • 6.2 实验系统的构成127-133
  • 6.2.1 太阳能集热系统127-129
  • 6.2.2 潜热蓄热装置129-130
  • 6.2.3 热泵机组130-131
  • 6.2.4 垂直U 型管土壤换热器131-132
  • 6.2.5 供暖房间及末端供暖装置132-133
  • 6.3 测试仪器仪表的选择、标定133-134
  • 6.4 系统动态特性的实验验证与分析134-145
  • 6.5 本章小结145-147
  • 结论与展望147-150
  • 结论147-149
  • 课题展望149-150
  • 参考文献150-161
  • 攻读博士学位期间发表的论文161-164
  • 致谢164-165
  • 个人简历165


您可以在本站搜索以下学术论文文献来了解更多相关内容

热水/电能一体化相变蓄热水箱的设计    汪玺;袁艳平;邓志辉;张文婷;王怡佳;

季节性蓄热太阳能—土壤耦合热泵系统运行特性及优化    王潇

严寒地区太阳能-土壤源热泵供暖系统关键设备的优化    陈娜

严寒地区空气热源土壤蓄热热泵供暖系统可行性研究    孙海龙

空气型太阳能热泵供冷供热装置的研究    王丽焕

石蜡相变材料在同心环隙管内的基本传热行为    张月莲;郑丹星;

六水氯化钙相变材料过冷性质的研究    徐云龙;刘栋;

肋片的几何参数对圆形内肋片管蓄冰特性影响    姬长发

变温热源制冷系统有限时间热力学分析    马一太,段日强,杨昭,吕灿仁

直膨式太阳能热泵供热水系统的性能研究    旷玉辉,王如竹,许煜雄

改善三水醋酸钠固液相变性能的实验研究    李晶;刘中良;马重芳;

直膨式太阳能热泵热水器运行特性的实验研究    李郁武;王如竹;王泰华;吴静怡;许煜雄;

2003年世界能源市场综述——来自BP的最新能源统计报告    李文

求解相变传热问题的等效热容法    周业涛,关振群,顾元宪

管内流体换热式相变贮能系统的效率分析    张海峰;葛新石;叶宏;

太阳能-土壤源热泵蓄热系统的模拟计算    林媛;

安徽邮电大厦中央空调系统节能管理    王冰凌;孙克飞;

夏热冬冷地区大型公共建筑能耗现状及改进分析    贾磊;王磊;张秀平;戴琳;

污水源热泵在合肥地区应用潜力分析    沈念俊;刘圣武;宣浩;

太阳能地板辐射采暖系统的应用研究    贺立三;刘振波;高林朝;高艳军;

太阳能·地源热泵供暖系统在新农村中的应用前景探讨    李国栋;解国珍;梁辰;法晓明;

小区绿色建筑设计的内涵与永续性    张玉菊;徐涛;王志红;

太阳能热泵技术及其供热应用    黄金保;浦绍选;

太阳能和辅助热源联合采暖的评价    刘舰;于戈;

别墅太阳能热水系统优化设计思路与体会    袁新毓;杨金桥;

论建筑业发展循环经济    段宗志;李大华;

消失模白区用锅炉的节能减排技术调研    易娜;黄刚;郭鹏;叶升平;

我国太阳能建筑技术的应用发展探讨    邸芃;王垚;

消防水池蓄热的主动式太阳能采暖系统性能分析    庾汉成;李晶;

建筑物能效跟踪、控制、管理系统的应用与研究    王德林;冯廷龙;唐宏伟;陶金;李刚;

能耗统计在建筑节能工作中的应用    介鹏飞;李德英;

太阳能热泵国内外发展现状及应用分析    祖文超;李琼;

太阳能热水系统的安全性    丁海兵;

基于环路拓展的集中供热系统的原理与应用    陈华敏;李永安;

直膨式太阳能辅助热泵技术的研究进展    孔祥强;林琳;张东;杨前明;

玻璃幕墙安全性能评估及其面板失效检测技术    刘小根

工业炉窑壁面散热及热污染控制的研究    钱惠国

太阳能地下混凝土存取热试验研究与数值模拟    赵研

EFGM求解传热边界形状辨识和相变问题及自适应EFGM计算    何宜谦

活化生土基低碳节能村镇建筑材料研究    谭晓倩

低能耗建筑主动动态复合围护结构研究    张辉

集成GUD系统的低能耗建筑设计研究    石峰

基于系统辨识的太阳能—相变蓄热新风供暖系统控制策略研究    李鹏

太阳能新风系统设计与控制方法研究    杨军

严寒地区太阳能-土壤耦合热泵季节性土壤蓄热特性研究    张文雍

义马煤气化反应性研究    谷小虎

矿井冰制冷降温系统能效测试与诊断    亓玉栋

直膨式太阳能热泵热水器的模拟分析    张东

直膨式太阳能热泵热水系统性能的优化分析    李振兴

寒冷地区墙体保温材料的经济评价与决策研究    邓彦红

大型热电厂间接连接供暖系统对新型墙体节能建筑供暖能耗分析    赵博

高能燃料燃烧流场的数值模拟与结构设计    张哲衡

蓄热电池一体化结构设计技术研究    徐鑫

基于TRNSYS的空调系统自动控制仿真器的开发    迟光亮

太阳能果蔬脱水车间性能试验及苹果脱水工艺优化研究    高兴海

太阳能热水器自然转换功能及技术    党学立;卢博友;郭琳;

我国建筑节能现状分析及对策    贠英伟;吴香国;范丰丽;

地层钻孔贮热体夏季贮热过程的温度场分析    王凯旋,E.Hahne

近46年来中国东部季风区夏季气温变化特征分析    高蓉;郭忠祥;陈少勇;韩通;

太阳能-U形埋管土壤蓄热特性数值模拟与实验验证    杨卫波;施明恒;陈振乾;

积极推进建筑节能实施可持续发展战略    涂逢祥

季节蓄热型太阳能热泵系统的模拟分析    于国清;陈朋;冯传真;

太阳能及空气源热泵组合热水系统在建筑中的应用    黄文忠;

太阳能热泵技术及其研究进展    赵宏伟;胡明辅;李勇;

地源热泵技术的特点及其在空调工程中的应用    章俞昌,潘金文

埋地换热器内热源理论与地源热泵运行特性研究    李新国

我国能源消费结构问题研究    杭雷鸣

严寒地区太阳能—土壤耦合热泵季节性土壤蓄热特性研究    张文雍

制冷热泵装置的工质物性与性能分析研究    刘荣辉

土壤源热泵空调系统的设计与经济性分析    毛会敏

太阳能冷暖热水三联供系统的模拟分析与实验研究    黄涛

太阳能空气集热模块热输运方式的研究    田浩

新型太阳能制冷和供暖综合系统的研究    姜亮亮

太阳能土壤跨季节蓄热—地源热泵组合理论与实验研究    韩敏霞

太阳能—土壤源热泵系统优化    叶琪

太阳能热水系统中相变蓄热模拟与设计    胡凌霄

太阳能供暖系统的研制    段清彬

太阳能—土壤源热泵耦合系统实验研究    陈胜华

严寒地区土壤源热泵系统热平衡问题分析    王鹏轩;

太阳能—土壤源热泵系统地区适应性评价    周钦涛

太阳能热水供应系统的经济分析    韩晶,石久胜

平面相变热传导问题等效热容法的有限元解    李海梅,顾元宪,申长雨

太阳能热泵供热水系统的实验研究    白莉,张喜明,于立强

从有限热源获得最大功率输出时的循环效率    严子浚

给定边界条件下定常态制冷循环的最优化    陈林根,孙丰瑞,龚建政,陈文振,赖锡棉

一类不可逆热泵的有限时间热力学性能    孙丰瑞,陈林根,龚建政,陈文振,赖锡棉

蓄热技术的研究进展与应用    崔海亭,袁修干,侯欣宾

固液相变数学模型中有效热导率    陈敬良,田怀璋,陈林辉

求解相变传热问题的等效热容法    周业涛,关振群,顾元宪

水合盐储热材料的成核作用    丁益民,阎立诚,薛俊慧

太阳能热泵供暖系统性能研究综述    张颖;李祥立;端木琳;彭俊;

太阳能热泵的有限时间热力学分析    陈金灿,严子浚

西藏地区太阳能热泵供暖系统的性能分析    马永涛;郑宗和;葛昕;王宏卯;

太阳能热泵系统的类型及分析    于春龙;

线性唯象律下太阳能热泵中集热器工作温度的优化分析    严子浚,陈金灿

太原地区用太阳能制冷及供暖综合系统的探讨    张宇啸;苏保青;

太阳能热泵地板辐射供暖系统    张喜明,于立强,旷玉辉

不可逆太阳能热泵系统集热器的最佳工作温度    林国星,严子浚

太阳能集热器与热泵联合供暖装置的实验研究    于立强,旷玉辉,施志刚,张喜明

太阳能热泵供暖系统综述    王雪锦,陈有亮,洪静

村镇住宅太阳能/沼气联合供暖系统经济性分析    李文博;吕建;解群;于彬;

太阳能热泵国内外发展现状及应用分析    祖文超;

太阳能热泵国内外发展现状及应用分析    祖文超;李琼;

太阳能热泵低温地板辐射供暖系统的探讨    李百萍;范晖;孙国田;

常压热水机组供暖系统定压及其水力工况分析    王方琳;方亮;

供暖系统的问题“树”分析    石久胜;

热水单管供暖系统散热器用量的优化分析    刘英义;钟麦英;

分户热计量供暖系统设计总结与体会    李向东;于晓明;

水源热泵技术的应用    杜立新;王凤岩;

塑料管材在供暖系统中的应用及评价    宗杰;王荣光;涂光备;

供暖收口莫松劲    于智

放心工程 中惠地热50年寿命保障    王东

“余热”暖了老寒腿    张奎

中惠地热改变传统供暖模式    吴国文

大庆尝试利用工业废热供暖    宋庆森 陈晓彬

改型太阳能热水器提高建筑产能    何建清

抢占市场商机 中惠决胜千里    吴国文

电热膜地热供暖系统值得推广    吴国文

研制出高大空间供暖系统    尚晓华

中惠电采暖在公共建筑上应用更省    李娜

太阳能热泵潜热蓄热供暖系统性能研究    韩宗伟

电子膨胀阀开度对光伏—太阳能热泵系统性能影响的研究    王海涛

太阳能土壤蓄热供暖(冷)系统埋地换热器性能研究    王芳

三套管蓄能型太阳能与空气源热泵集成系统实验与模拟    杨灵艳

季节性蓄热太阳能—土壤耦合热泵系统运行特性及优化    王潇

太阳能吸收与热输运纳米黑液材料的制备与性能研究    毛凌波

长纤维高速过滤器运行特性与动力学研究    周飞

两类回热式热力学循环性能的研究    何济洲

间接膨胀式太阳能多功能热泵系统的研究    阳季春

新型平板式CPL的理论分析与实验研究    刘志春

青海省太阳能低温热水地板辐射供暖系统研究    严湘华

太阳能水源热泵复合系统运行特性研究    易勇兵

太阳能—水源热泵辅助供暖系统的研究    李善可

双热源式太阳能热泵及热水系统优化研究    孙琳

太阳能热泵供暖系统运行优化研究    马文瑞

太阳能热水系统与建筑一体化应用技术研究    郭晓洁

太阳能热水系统流体均布研究    卜江华

太阳能飞机飞行路线及溴化锂吸收式空调研究    刘俊

上海地区太阳能热水系统与高层住宅的一体化研究    钱烨

太阳能热泵地板辐射采暖系统特性与优化研究    程磊

Baidu
map