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冷凝热回收地源热泵系统运行仿真研究

上海节能 2024年第9期 1468-1475页

作者：蔡加熙冯劲梅上海建筑设计研究院有限公司上海应用技术大学

根据经验模型与样本数据在TRNSYS平台上建立开发了冷凝热回收地源热泵系统仿真模型,以夏热冬冷地区的上海市宾馆建筑为例,利用开发模型研究了冷凝热回收地源热泵系统长期运行的效益。仿真计算结果表明,与传统地源热泵+燃气锅炉系统相比... 详细信息

根据经验模型与样本数据在TRNSYS平台上建立开发了冷凝热回收地源热泵系统仿真模型,以夏热冬冷地区的上海市宾馆建筑为例,利用开发模型研究了冷凝热回收地源热泵系统长期运行的效益。仿真计算结果表明,与传统地源热泵+燃气锅炉系统相比,冷凝热回收地源热泵系统中长期运行能保持土壤温度稳定,土壤温升减少了76%,运行20年一次能源标准煤消耗量减少10%,冷凝热回收改造动态投资回收期为4年,具有更好的稳定运行与环保节能效益。

关键词：地源热泵冷凝热回收土壤温升多元回归能耗模拟技术经济分析

基于薄壳理论的直流接地极电热动态耦合有限元模型

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电网技术 2017年第9期41卷 3074-3082页

作者：李景丽郭丽莹胡鹏李渊博郑州大学电气工程学院河南省郑州市450001

超/特高压直流输电工程中共用接地极技术的应用日趋普遍,单极大地运行方式下直流接地极承载的入地电流大幅增加。考虑直流接地极散流时土壤中温度场和电场的相互影响,准确计算其接地参数及电流场分布是直流接地极优化设计及后续相关课... 详细信息

超/特高压直流输电工程中共用接地极技术的应用日趋普遍,单极大地运行方式下直流接地极承载的入地电流大幅增加。考虑直流接地极散流时土壤中温度场和电场的相互影响,准确计算其接地参数及电流场分布是直流接地极优化设计及后续相关课题研究的基础。提出了基于薄壳理论的直流接地极电热动态耦合有限元数值计算方法。在土壤中恒定电场与温度场耦合的基础上,分别通过将土壤电参数和热参数:电阻率、比热容和热导率设置为上一时刻该单元土壤温度的函数,实现由时变的温度分布控制土壤参数,准确地模拟散流过程中土壤电场、热场相互影响、相互耦合的动态过程;同时在数值计算过程引入"薄壳"理论,将接地导体用具有一定虚拟厚度的二维面代替,采用三角形单元离散,解决了直流接地极截面尺寸与求解区域差异巨大而带来的计算量大、求解困难的问题。最后,将数值计算结果与文献试验测量结果对比,验证了文中算法的有效性。并基于文中算法分析了土壤参数温度特性对接地极性能的影响,认为考虑土壤参数温度时变特性时,在一定范围内,较高土壤电阻率地区直流接地系统的接地电阻随运行时间有较明显的增大现象。

关键词：直流接地极恒定电场土壤温升薄壳理论有限元法

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特高压直流共用接地极的暂态温升分析

高电压技术 2015年第11期41卷 3672-3678页

作者：张涛谈小瑞黄悦华三峡大学电气与新能源学院宜昌443002

特高压直流系统共用接地极可减少极址占地面积且节省投资,但单极运行时会引起极址大地电位升高,出现跨步电压升高、土壤发热等问题,因此开展直流接地极的相关研究对提高其安全运行具有重要意义。为此,基于COMSOL有限元分析软件,建立了... 详细信息

特高压直流系统共用接地极可减少极址占地面积且节省投资,但单极运行时会引起极址大地电位升高,出现跨步电压升高、土壤发热等问题,因此开展直流接地极的相关研究对提高其安全运行具有重要意义。为此,基于COMSOL有限元分析软件,建立了特高压直流输电接地极的电流场和温度场全耦合暂态分析模型,与传统的电热模型相比,该模型能有效反映土壤参数随温度变化的过程。通过某±500 kV共用接地极各种运行工况下地面跨步电压和土壤最高温升的分析计算以及与测量值的比较,验证了该模型的有效性。基于该模型分析了土壤的电阻率、热导率和比热容对接地极运行的影响规律。研究结果表明热导率的变化对土壤温升影响更显著,对于额定入地电流为3 030 A、圆环半径为360 m、埋深为3 m的接地极,当按最大入地电流运行检验该接地极参数时,为满足跨步电压要求,接地极表层土壤电阻率需低于35Ω·m。所提出的模型和研究成果可用于指导高压直流共用接地极的优化设计。

关键词：特高压直流电流场温度场全耦合暂态土壤温升热导率比热容

闭式冷却塔-土壤源热泵系统夏季工况试验研究

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流体机械 2019年第8期47卷 81-88页

作者：李灏蔡颖玲上海工程技术大学

为探究闭式冷却塔-土壤源热泵系统在不同控制策略下土壤温升与COP的变化情况,对其进行试验分析。试验结果表明:通过白天冷却塔-GCHP联合运行夜间关闭冷却塔(模式1)、白天冷却塔-GCHP联合运行夜间关闭热泵机组(模式2)和控制源侧流量的配... 详细信息

为探究闭式冷却塔-土壤源热泵系统在不同控制策略下土壤温升与COP的变化情况,对其进行试验分析。试验结果表明:通过白天冷却塔-GCHP联合运行夜间关闭冷却塔(模式1)、白天冷却塔-GCHP联合运行夜间关闭热泵机组(模式2)和控制源侧流量的配比(模式3)与GCHP单独运行试验对比发现加入冷却塔能显著阻止COP下降,且连续制冷优于间歇制冷。模式3改善效果最佳,机组COP最大增幅为30%,最小减幅为17%;系统COP最大增幅为25%,最小减幅为16%。在土壤温升方面,3种模式均能减缓土壤周围温度的增加。在埋深30m处,模式2效果最佳,土壤温升降低了24%;在埋深45m和60m处,模式3效果最佳,土壤温升降低了31%,对于上海夏季炎热需长期供冷地区,模式3为最优控制策略。

关键词：土壤源热泵闭式冷却塔土壤温升 COP

基于TRNSYS的光伏-土壤源热泵系统综合性能研究

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基于TRNSYS的光伏-土壤源热泵系统综合性能研究

作者：李凌云安徽建筑大学

学位级别：硕士

与工业与建筑业的迅速发展共同到来的是全球温室气体排放导致的污染问题日益严重,化石能源资源在年复一年的开采中逐渐匮乏。人类正迫切的寻找可以替代一次能源的清洁能源,我国向世界做出了碳排放量3060的承诺,为了更好的达到这个目标,... 详细信息

与工业与建筑业的迅速发展共同到来的是全球温室气体排放导致的污染问题日益严重,化石能源资源在年复一年的开采中逐渐匮乏。人类正迫切的寻找可以替代一次能源的清洁能源,我国向世界做出了碳排放量3060的承诺,为了更好的达到这个目标,降低建筑运行期间一次能源的消耗成为当前的研究热点。太阳能是指太阳辐射能,地热能是指浅层地热能。太阳能以其取之不尽用之不竭为特点可以为建筑内部供暖供热水所用,但不够稳定。地热能以其稳定为特点,但长久使用容易使土壤温度失衡。将两种形式的清洁能源联合起来,以太阳能收集的热量补充地热能所提供的热量不足的部分,通过合理的运行方式设计,使二者优势互补,短板相抵,可以达到系统运行效率高于单一能源的结果。本文对夏热冬冷地区太阳能-地源热泵耦合系统全年制冷制热性能进行了分析,基于不同的系统控制策略对制冷制热效果产生的影响,对全年的系统控制策略进行优化。选取合肥地区一栋9层的居民楼作为研究对象,用TRNSYSbuild软件进行三维建模,天气数据采用由Meteonorm软件获取的合肥地区典型气象数据。运行软件进行负荷分析得到建筑全年冷热负荷数据,以此建立太阳能-地源热泵耦合系统。在TRNSYS仿真平台上分别对耦合系统中的光伏光热循环系统、热泵机组—地埋管循环环路系统以及生活热水制取系统进行构建。将三个系统连接在一起组成太阳能-地源热泵耦合系统。对比合肥地区类似工程的运行数据验证模型可靠性。以耦合系统地埋管处土壤运行20年温升最低以及热泵机组工作COP最高为标准对两台并联机组进行选型,以PV/T板接受太阳辐射时综合光电光热效率最高为标准对PV/T板进行选型和阵列排布的设计。确定热泵机组采用两台额定制冷量为55.6k W的机组并联。将太阳能-地源热泵耦合系统循环流量设置为9000Kg/h,光伏组件阵列设置为四个18 m×3 m阵列,光伏组件背板并行的U型铜管管排数为12排。在模型中对三种光伏余热的利用方式进行设计,分别为:用光伏余热提高热泵机负荷侧组出水温度控制方式、用光伏余热提高热泵机组源侧进水温度控制方式以及光伏余热跨季节蓄热控制方式。根据模型得到的全年运行结果,以低系统耗电量、地土壤温升、高系统运行COP为目标,分别选取三种控制方式中运行效果较好的时间段拼合成全年太阳能-地源热泵耦合系统最终的控制方式。最终光伏余热的利用策略为:供热工况下,当光伏余热量瞬时值大小超过建筑热负荷的10%时,光伏余热用来提高热泵机组负荷侧出水温度。当光伏余热量瞬时值小于建筑热负荷的10%时,光伏余热用来提高热泵机组源侧进水温度。其他时间将光伏余热量通过地埋管回路储存在土壤中。运行系统,结果表明:运行结果与合肥地区建立的以土壤源热泵提供建筑全年冷热负荷的地源热泵机组相比,制热工况下系统平均COP增加了37.9%、制冷工况下系统平均COP增加了29.89%。运行20年后土壤温度降低了20.8%。图58表9参74

关键词：太阳能-地源热泵耦合系统 TRNSYS COP 土壤温升

不同控制策略下的土壤源热泵系统夏季工况实验研究

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建筑节能 2019年第12期47卷 86-92页

作者：李灏蔡颖玲(指导) 上海工程技术大学机械工程学院上海201620

在上海地区完成闭式冷却塔-土壤源热泵系统不同控制策略下的夏季实验。实验结果表明:在连续制冷情况下,加入冷却塔能有效改善系统COP,降低土壤温升。不同控制策略对于上海地区制冷系统COP和土壤温升的改善差异不同。在上海典型夏季工况... 详细信息

在上海地区完成闭式冷却塔-土壤源热泵系统不同控制策略下的夏季实验。实验结果表明:在连续制冷情况下,加入冷却塔能有效改善系统COP,降低土壤温升。不同控制策略对于上海地区制冷系统COP和土壤温升的改善差异不同。在上海典型夏季工况下长期制冷,夜间冷凝温度控制对降低土壤温升和节能效果明显,但随着冷凝温度的增加,效果越差。较优控制策略选择为控制策略3-夜间设定温度29℃控制,该控制策略下机组COP最大值增幅16%,最小值减幅24%;系统COP最大值增幅16%,最小值减幅8%。地下埋管埋深30 m、45 m和60 m处,土壤温升降低最大,分别为64%、64%和63%。

关键词：土壤源热泵闭式冷却塔土壤温升 COP