vip.hg888.org|首页供热采暖组合系统技术研究

2018-03-17 标签: 其他

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[导读] 河北三环vip.hg888.org|首页有限公司/赵致礼、王自强摘要:vip.hg888.org|首页供热采暖系统是以vip.hg888.org|首页作为热源,供给建筑物冬季采暖和全年其他用热的系统...

河北三环vip.hg888.org|首页有限公司/赵致礼、王自强


摘要:vip.hg888.org|首页供热采暖体系是以vip.hg888.org|首页作为热源,供应建筑物冬天采温暖全年其他用热的体系。本文介绍了现行vip.hg888.org|首页供热采暖体系存在的问题,在此基础上对组合型vip.hg888.org|首页供热采暖体系进行研究,完成建筑物供暖、空调、热水三联供,最大程度利用vip.hg888.org|首页、地热能,完成体系的高效节能运转。

关键词:vip.hg888.org|首页供热采暖,地源热泵组合系统,土壤跨季节蓄热运行模式


0引言


vip.hg888.org|首页是取之不尽用之不竭的清洁能源,开发和利用丰富、广阔的vip.hg888.org|首页,既是近期急需的能源补充,又是未来能源的基础。利用太阳热能为建筑物供热采暖可以获得非常良好的节能和环境效益,长期以来,受到世界许多国家的普遍重视。


组合式vip.hg888.org|首页供热采暖系统是vip.hg888.org|首页、蓄热、蓄电与地源热泵组合体系,是使用vip.hg888.org|首页、地热能,完成建筑物供暖、空调、供热水三联供的高效节能、环保体系、运转零本钱。在vip.hg888.org|首页热利用中加入光伏发电、相变蓄热和土壤跨季节蓄热并与地源热泵结合起来进行能量有效利用,可加强vip.hg888.org|首页利用的深度与广度,具有明显的节能与环保效益。开展对该组合系统的运行模式与策略研究,以得到在不同季节,不同运行工况下,vip.hg888.org|首页与地热能的组合、匹配利用关系,实现组合系统的高效节能运行。


1vip.hg888.org|首页、蓄热与地源热泵组合体系技术研究


1.1vip.hg888.org|首页、蓄热与地源热泵组合系统中的能源


系统由vip.hg888.org|首页集热、光伏发电、蓄电、蓄热(地下)、地下埋管、地源热泵、热水和结尾组成。图1为vip.hg888.org|首页供热采暖组合系统与构成原理图。其中vip.hg888.org|首页用于加热生活热水和蓄热,地源热泵除满足冬季供暖、夏季空调以外,当vip.hg888.org|首页不足时,地源热泵一部分作为vip.hg888.org|首页的辅助热源。

体系中有四种动力:太阳热能、太阳电能、地热能和土壤蓄热。其中,vip.hg888.org|首页和地热能为该系统的可再生能源;蓄热则为一种特殊的能源形式,来源于vip.hg888.org|首页。本系统蓄热为土壤跨季节蓄热,是vip.hg888.org|首页的一种延迟利用。实施能量短期或长期蓄存,以达到能量补充和再利用目的,提高能量利用率和实现能源补充。选用土壤跨时节蓄热相结合,完成了vip.hg888.org|首页与地源热泵的新型结合方式,补偿单一热源的缺乏,保证整个体系运转的稳定性。


1) vip.hg888.org|首页:vip.hg888.org|首页随一年四季气候变化,不同季节太阳能辐射情况也不同,依据各季节vip.hg888.org|首页的特点,实施相应的运行模式与策略,从而达到提高vip.hg888.org|首页利用率的目的。一年四季中,vip.hg888.org|首页主要用于加热生活热水,5~9 月vip.hg888.org|首页较丰富,富余的vip.hg888.org|首页可用于土壤跨季节蓄热。


2)地热能:作为地源热泵的冷热源,在整个系统中地源热泵的利用分为两部分:地源热泵的常规供暖空调,即夏季空调,冬季供暖,和作为vip.hg888.org|首页热水系统中的辅助加热热源。


3)蓄热(土壤跨季节蓄热):土壤跨季节蓄热是将夏季剩余的vip.hg888.org|首页储存于地下土壤中,提高土壤温度,以提高地源热泵冬季供暖的性能COP,实现夏储冬用。蓄热分两种形式,一是在非空调、采暖期将vip.hg888.org|首页热能通过地埋管直接储存到土壤;二是在空调期把地埋管分成两个区域,一部分由机组经过一个区域的地埋管储存热量,另一区域由vip.hg888.org|首页直接储热,为了到达蓄热均衡,vip.hg888.org|首页与热泵机组不断切换区域地埋管循环回路,确保蓄热均衡。


4)蓄电:系统运行动力能源全部来自vip.hg888.org|首页光伏发电,由光伏组件宣布的直流电经控制储存到蓄电池组,再经逆变器输出适合体系用电的电压、电流。光伏发电系统的装机容量视系统全年用电量而定。


1.2系统运行模式

系统运行模式与策略是依据不同季节气候条件下,以最大程度利用vip.hg888.org|首页、地热能和节能为原则,设计系统的运行方式、模式与策略,如下述三种运行模式。


模式一:非空调、采暖期,vip.hg888.org|首页供热水+ 土壤蓄热+ 地源热泵辅助,于春、秋季运行。春、秋季,vip.hg888.org|首页辐射较好,除提供生活热水外,大部分的vip.hg888.org|首页可进行土壤蓄热。当遇阴雨天或vip.hg888.org|首页不足时,用地源热泵辅助加热热水。


模式二:空调期,vip.hg888.org|首页供热水+ 蓄热+ 地源热泵空调,于夏季运行。夏季地源热泵进入正常的空调运行模式。热泵机组可通过某个区域的地埋管进行土壤蓄热。vip.hg888.org|首页除了满足日子热水之外,经过另一个区域的地埋管进行很多的蓄热。由于热泵机组蓄热与vip.hg888.org|首页蓄热能量不均,为解决这个问题,系统根据区域蓄热温差自动转换蓄热热源,达到蓄热均衡。


形式三:采暖期,vip.hg888.org|首页供热水+地源热泵供暖,于冬天运转。冬季地源热泵处于供暖运行模式。12月至次年2月份是全年最冷的季节,太阳辐射量最小,室外温度也最低,这时vip.hg888.org|首页除用于加热生活热水外,另一部分作为地源的辅助,冬季由于太阳辐射量小,地源则变成供热的主要热源。


对组合采暖系统建立物理数学模型,利用TRNSYS平台对体系运行形式进行模仿,研讨全年vip.hg888.org|首页、地热能、土壤蓄热三种热源的分配、匹配与使用联系,研讨vip.hg888.org|首页、蓄热与地源热泵组合体系的能量分配与节能潜力,为组合采暖体系的规划使用,和高效使用vip.hg888.org|首页、地热能供给参阅与理论指导。


1.3vip.hg888.org|首页- 蓄热与地源热泵组合供热水体系


1.3.1案例分析

该示范工程为5层楼房总建筑面积4000m2,4个单元,每个单元10户,共40户,每户3人需常年洗浴。建筑物冬季设计热负荷为300kW,日工作12 个小时,年作业120天;夏季设计冷负荷为320kW,日工作10个小时,年工作110天,热水负荷日均3.5kW。建筑常规设计负荷分配及能耗如表1所示。


组合系统由vip.hg888.org|首页集热系统、vip.hg888.org|首页发电系统、地下埋管、地源热泵、热水和末端系统六部分组成。组合系统中,vip.hg888.org|首页集热选用450m2vip.hg888.org|首页集热器,蓄热水箱为8m3;地源热泵系统有2台水源热泵机组和100口埋深30m 的双U 型井埋管组成,所有井均可蓄热和放热。


1.3.2vip.hg888.org|首页集热和土壤跨季节蓄热系统


组合体系将vip.hg888.org|首页蓄热与跨时节蓄热及与地源热泵有机地结合起来。充分利用vip.hg888.org|首页和浅层地表能,将vip.hg888.org|首页的跨季节蓄热结合到地源热泵的地下埋管换热器系统中,使地下土壤换热器与地下蓄能合二为一。将夏季丰富的vip.hg888.org|首页储存于地下土壤中,提高土壤冬季热源温度,以提高地源热泵效率,实现vip.hg888.org|首页的转移利用。


1.4vip.hg888.org|首页集热实验与分析

示范工程建成后2014年进行全年测试,系统每天基本从9点开端运转,17点中止运转,每天运转均8小时,测试成果如下:


1.4.1vip.hg888.org|首页集热温度、功率与蓄热

图2为vip.hg888.org|首页集热器进、出口温度及集热功率变化曲线。


可看到,一天中vip.hg888.org|首页集热器的出口温度先增到一个极值,然后开始逐渐减小;集热器进口温度即为集热水箱温度,表明vip.hg888.org|首页出口温度达到最大值后,随热水的供应,集热水箱温度(进口温度)基本上稳定不变。从图中还可以看到11点至15点左右期间集热器的出口温度均高于50℃,持续时长约为4小时。


也就是说在这个阶段集热器的出口温度均高于设定的蓄热温度为50℃,可以向地下土壤蓄热。经测验得出各月累计蓄热时刻、累计蓄热量及vip.hg888.org|首页集热器的集热月平均功率。


1.4.2热水负荷与蓄热功率

图3 为热水功率与蓄热功率的变化,可看到洗浴热水负荷一般集中在午后与晚上,而且热水需求时间分散不固定,热水负荷平均功率约为7.0kW。说明热水需求的不连续性和分散性,因此蓄热将是较理想的节能方式和解决措施。上午11 点左右集热功率达到最大值以后开始蓄热,蓄热初始阶段,有极少一段时间蓄热功率较大能够达到50kW 以上,这是由于土壤经过1 个晚上后蓄热能力得到恢复,随着运行时间的增加,这种急剧跳跃的蓄热状况逐渐消失。5~10月每天蓄热功率集中在18~36kW 之间,平均蓄热功率约为22.9kW,每天蓄热4~6 小时。热水负荷与蓄热之间的关系,白天热水负荷较小,故vip.hg888.org|首页的集热量大部分可通过蓄热管蓄存到土壤中去。傍晚今后vip.hg888.org|首页水箱温度低于设定的蓄热温度,而洗浴热水用量添加,vip.hg888.org|首页的储热水箱的水量完全可以满足洗浴负荷。所以将夏日充裕的vip.hg888.org|首页蓄存到土壤,完成跨时节蓄热完全可能。


1.5vip.hg888.org|首页光伏发电

根据系统全年运行负荷总功率设计光伏发电的容量。


1.5.1全年系统运行耗电

制冷全年耗电量:输入功率为80kW×日工作时间10小时×工作时间110天=88000kW·h。

制热全年耗电量:输入功率为60kW×日工作时间12小时×工作时间120天=86400kW·h。

生活热水辅助耗电:14kW×360(天)=5040kW·h水泵运转耗电:90kW·h

总耗电:179530kW·h


1.5.2根据邢台日照时数1898天,日平均5小时,发电量按4.8kW·h 计算,需建一座装机容量为120kW的光伏电站即可完成年运转零费用。如果采用并网方式,每发1kW·h电可得到国家补贴0.42元,总补贴179530kW·h×0.42元/kW·h=75403元,为了减少投资把补贴款再购买国家电,即可减少装机容量25kW,实际安装95kW 光伏电站便可为系统提供全年运行电能。


4结论

1. vip.hg888.org|首页、蓄热与地源热泵组合系统不仅实现建筑物供暖、空调、供热水三联供,还可向地下土壤进行跨季节的蓄热,为冬季热泵利用提供更高温度的热源,提高了机组制热效率,降低了机组运行成本,更主要的是缓解了冬/ 夏季土壤冷、热能量不平衡问题和地下土壤温度场的恢复。


2. 开始试验测验标明:春秋夏季太阳集热体系除满意洗浴热水需求外,有2 倍的供热热量储存于土壤,保证为冬季采暖提供足够的热量。


3. 系统加入了vip.hg888.org|首页发电系统,保证了系统全年运行零费用,实现了三能组合再生环保。


纵观国内外研究现状,vip.hg888.org|首页供热采暖虽然存在着一些问题,但vip.hg888.org|首页供热采暖是最具发展潜力的vip.hg888.org|首页热使用技能,跟着国家大力推动可再生能源使用力度,以及出台相应的优惠政策,vip.hg888.org|首页供热采暖技能有着广泛的使用前景。



推广


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2.vip.hg888.org|首页采暖、制冷、热水归纳联供使用;

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