技术详细介绍
1.课题来源与背景 (1)项目来源 甘肃省科学技术厅-甘肃省自然科学基金计划项目 (2)背景 对于太阳能热泵Charter和Taylor早在1976年就研究了无盖板的集热器作为蒸发器的太阳能热泵系统,后来Ito和Miura进行了实验研究,并使用理论依据建立模型模拟该系统运行特性, 将理论结果与之前的实验结果进行对比分析。在我国,卢春萍等人通过模拟太阳能-空气源热泵并联供热系统,得出集热器面积是影响系统的主要参数;接着黄护林等人对直膨式和串联式两种太阳能辅助热泵进行了理论和实验研究,结果表明串联式太阳能辅助热泵COP比直膨式太阳能热泵更高。刘寅等人研究了太阳能辅助热泵系统在低温下的工作特性。但针对太阳能空气源热泵低温地板辐射供暖系统的研究较少,对系统性能特性的影响仍待进一步研究,以便于更好的适用于太阳能供热系统。 2.研究的目的与意义 传统冬季供暖方式由于耗能多、污染大,每年已经成为我国节能减排战略目标顺利实施的障碍。太阳能是一种清洁的可再生能源,利用太阳能采暖能达到显著的节能效果,但是太阳能受天气的影响较大,能量密度低,单独利用太阳能供暖有一定的局限。太阳能-空气源热泵地板辐射供暖系统是以太阳能集热系统辅助空气源热泵机组为热源,以地板辐射供暖系统为末端装置的复合能源供暖系统,即实现冬季全天候供暖又有利于建筑节能。有利于太阳能供暖的推广。对推动我国西部天然气工业的快速发展具有重要的学术意义和实际价值。 3.主要结论 (1)建立了太阳能-空气源热泵供暖系统各个主要设备建立数学模型;然后运用软件进行相关温度、能耗和太阳能保证率的模拟,并对模拟结果进行分析,结果表明:该联合供热系统能够满足供热负荷需求和室温要求;最后搭建系统试验台,并将测试结果与模拟进行对比,表明模拟结果基本和实验吻合。因此,该研究结果验证了太阳能空气源热泵联合供暖系统的可行性及其运行模式,这为解决北方寒冷地区冬季采暖所使用的驱动能源开拓了新途径以及为太阳能和空气能的综合利用提供了一定的参考作用。 (2)在水中添加Cu纳米颗粒可以强化水的自然对流换热;体积份额和振荡波幅A的增大都加强纳米流体自然对流换热,但是不同振荡波形,加强程度不同并提出振荡面积S的概念,即振荡波形与其平均值围成的面积,曲线拟合显示时均努塞尔特数 随S增大呈指数曲线上升。 (3)通过计算得到了集热器的月最佳倾角、季最佳倾角和年最佳倾角。集热器的安装倾角不但影响其斜面上全年接收到的总太阳辐射量,还影响月太阳辐射量的分布。采用季最佳倾角安装集热器最为合理,一年改变两次倾角,4-9月时倾角为5°,10-3月时倾角为49°,其斜面获得的年太阳辐射量比采用当地纬度36°时提高了4.8%。 4. 创见与创新 (1)建立了太阳能-空气源热泵系统的数学模型并进行分析; (2)通过实验研究不同环境温度和出水温度下,分析供暖系统运行效率,并进行优化; (3)建立了可靠的太阳能-空气源热泵应用系统,为今后的太阳能利用奠定一定的基础。提出了含钎焊缺陷LNG铝制板翅式换热器结构强度的方法; 5. 社会经济效益 通过对太阳能-空气源热泵供暖系统的研究,取得了一定的研究成果,该系统既可以高效的利用太阳能而达到冬季供暖的目的,同时又达到节能减排的效果。研究成果对太阳能与空气源热泵联合供暖系统在西北地区的应用提供了良好的技术支撑,降低了常规能源的使用,加快了新能源利用的步伐。同时该系统可以有效降低热水输送损失,保证了新能源的利用率,具有较大的经济意义和社会意义。同时从综合费用来说,太阳能-空气源热泵供暖系统有较大的发展潜力,且环境效益明显,具有一定的发展推广的潜力。
1.课题来源与背景 (1)项目来源 甘肃省科学技术厅-甘肃省自然科学基金计划项目 (2)背景 对于太阳能热泵Charter和Taylor早在1976年就研究了无盖板的集热器作为蒸发器的太阳能热泵系统,后来Ito和Miura进行了实验研究,并使用理论依据建立模型模拟该系统运行特性, 将理论结果与之前的实验结果进行对比分析。在我国,卢春萍等人通过模拟太阳能-空气源热泵并联供热系统,得出集热器面积是影响系统的主要参数;接着黄护林等人对直膨式和串联式两种太阳能辅助热泵进行了理论和实验研究,结果表明串联式太阳能辅助热泵COP比直膨式太阳能热泵更高。刘寅等人研究了太阳能辅助热泵系统在低温下的工作特性。但针对太阳能空气源热泵低温地板辐射供暖系统的研究较少,对系统性能特性的影响仍待进一步研究,以便于更好的适用于太阳能供热系统。 2.研究的目的与意义 传统冬季供暖方式由于耗能多、污染大,每年已经成为我国节能减排战略目标顺利实施的障碍。太阳能是一种清洁的可再生能源,利用太阳能采暖能达到显著的节能效果,但是太阳能受天气的影响较大,能量密度低,单独利用太阳能供暖有一定的局限。太阳能-空气源热泵地板辐射供暖系统是以太阳能集热系统辅助空气源热泵机组为热源,以地板辐射供暖系统为末端装置的复合能源供暖系统,即实现冬季全天候供暖又有利于建筑节能。有利于太阳能供暖的推广。对推动我国西部天然气工业的快速发展具有重要的学术意义和实际价值。 3.主要结论 (1)建立了太阳能-空气源热泵供暖系统各个主要设备建立数学模型;然后运用软件进行相关温度、能耗和太阳能保证率的模拟,并对模拟结果进行分析,结果表明:该联合供热系统能够满足供热负荷需求和室温要求;最后搭建系统试验台,并将测试结果与模拟进行对比,表明模拟结果基本和实验吻合。因此,该研究结果验证了太阳能空气源热泵联合供暖系统的可行性及其运行模式,这为解决北方寒冷地区冬季采暖所使用的驱动能源开拓了新途径以及为太阳能和空气能的综合利用提供了一定的参考作用。 (2)在水中添加Cu纳米颗粒可以强化水的自然对流换热;体积份额和振荡波幅A的增大都加强纳米流体自然对流换热,但是不同振荡波形,加强程度不同并提出振荡面积S的概念,即振荡波形与其平均值围成的面积,曲线拟合显示时均努塞尔特数 随S增大呈指数曲线上升。 (3)通过计算得到了集热器的月最佳倾角、季最佳倾角和年最佳倾角。集热器的安装倾角不但影响其斜面上全年接收到的总太阳辐射量,还影响月太阳辐射量的分布。采用季最佳倾角安装集热器最为合理,一年改变两次倾角,4-9月时倾角为5°,10-3月时倾角为49°,其斜面获得的年太阳辐射量比采用当地纬度36°时提高了4.8%。 4. 创见与创新 (1)建立了太阳能-空气源热泵系统的数学模型并进行分析; (2)通过实验研究不同环境温度和出水温度下,分析供暖系统运行效率,并进行优化; (3)建立了可靠的太阳能-空气源热泵应用系统,为今后的太阳能利用奠定一定的基础。提出了含钎焊缺陷LNG铝制板翅式换热器结构强度的方法; 5. 社会经济效益 通过对太阳能-空气源热泵供暖系统的研究,取得了一定的研究成果,该系统既可以高效的利用太阳能而达到冬季供暖的目的,同时又达到节能减排的效果。研究成果对太阳能与空气源热泵联合供暖系统在西北地区的应用提供了良好的技术支撑,降低了常规能源的使用,加快了新能源利用的步伐。同时该系统可以有效降低热水输送损失,保证了新能源的利用率,具有较大的经济意义和社会意义。同时从综合费用来说,太阳能-空气源热泵供暖系统有较大的发展潜力,且环境效益明显,具有一定的发展推广的潜力。