有地源热泵的小区好吗出现一个温差过小怎么回事

地 源 热 泵,一个彻头彻尾的骗局!!!-筑龙博客
地 源 热 泵,一个彻头彻尾的骗局!!!
地源热泵在中国现在几乎是家喻户晓,凡提热泵者马上就会被人问以是地源热泵么?我们国家现在究竟装了多少地源热泵谁都无法得知。中华人民共和国国家标准----《地源热泵系统工程技术规范(GB5)》于日发布,于日正式实施。现在我们就这个规范中的矛盾和漏洞进行一下剖析,以揭开地源热泵技术上的骗局。几年前,记得大概是3年前,我们国家的某个专家(具体是哪一个这里就不指名了)曾提出过一个观点,我们国家有着非常丰富的浅层地热资源,这个地热资源如果能开发利用完全可以满足我们的建筑能源的需要,而且可以使用上万年。此言一出,一片哗然,似乎中东的石油,山西的煤炭对我们来说都失去了意义。于是全国马上兴起了地源热泵热。在此之前,中国的第一个地源热泵试验系统-----山东建筑大学图书馆楼的一套1500平米的地源热泵空调系统,已经被放置多年,几乎成了被人遗忘的角落。原因之一就是,制冷能力达不到要求,偶尔有上级领导来参观时,才开动起来,并且还要加一套冷水机系统来助力,否则万一在领导面前丢了面子才是失大体。就这样一个在中试都没有通过的技术,现在却成了遍地开花的应用系统技术了。 自从地源热泵系统工程技术规范实施至今4年半已经过去了,大部分地源热泵工程的矛盾也已经开始暴露出来了,而其中的绝大多数问题都是系统衰减,制热量下降,最终导致压缩机烧毁。 说地源热泵是个骗局,原因是倡导地源热泵技术的人连起码的小学算术都不会!我们国家的地源热泵系统工程技术规范的主要编制人XX。先是在2001年翻译出版了美国的“地源热泵工程技术指南”一书,当时,大名鼎鼎的XXX亲自为其做了“序”。从此以后该专家便一跃成了我国的地源热泵的创始人兼首席专家。自该规范颁布后,地源热泵工程在我国遍地开花,其中以沈阳是最为如火如荼,沈阳市的一个区在一年内号称建设3000万平米的地源热泵供暖系统。因为人家有依据,那就是“中华人民共和国国家标准---《地源热泵系统工程技术规范(GB5)》”。四年时间过去了,结果怎么样了呢?几个月前,见到某省的建设厅官员朋友,交谈中和提起,由于沈阳市的无序地热开发,和大面积的使用地源热泵,造成了整个沈阳市的地热失衡,而且演变成了一个社会问题!因为地热的过度无序的开采及没有备用热源,使沈阳市的原来用地源热泵供暖的区域,面临冬季无法供暖的局面,因此可能引起社会问题! 无独有偶,上周一个朋友从芬兰回国,也谈起了地源热泵问题。芬兰总共有30万台地源热泵,当时地源热泵主要是采用的日本和美国公司的技术,当时他们承诺,该设备可以保证使用15年,但是到现在刚刚5年,就有20%的地源热泵出现无法供热,制热量下降和烧毁压缩机的问题。 为什么地源热泵在短短的几年会出现如此多的问题,其实道理很简单,用小学算数就可以解释明白:按地源热泵技术规范:竖埋的间距为3--6米。也就是说,只要地埋管的管井间距是3米就符合工程规范。那么我们来算一算,这3米间距的地埋管的地热热量应该是:3×3×100×0.23×2.6×.163=W/时,按每口井4000W./时的热泵能力设计(这是目前地源热泵单井的通常设计)那么:3000小时(也就是说一个采暖季)以后,地温将降到“零度”。如果考虑的地源热泵系统的二次换热,也就是蒸发温度在“零下十度”以下了。 以上参数说明:3×3×100为单井的岩土体积;0.23为岩石的比热;2.5为岩石的比重;1000为吨转换为公斤;20为温降;1.163为千卡/小时,转换为W/小时。 写到这里,也可能,人们又会说道,无垠的大地可以补充热能啊! 关于这个问题,如果初中的物理可学的还及格的话,我们可以用一个简单的初中物理的热量计算公式算一算,从地下补充的热量的数量:1.2×9×20/10=21.6W/小时。 1.2为岩土的导热系数; 9为单井的导热面积; 20为温差,10为地下,100为下传往取热井区的厚度。 再说了,当10米以内的岩土热量流完以后,还能有从哪里来的热流呢?从100米深以外么?能补充多少?那我就不用算了吧! 再说一说,我们国家的某热泵理论专家。自从第一个在山东XX大学建成一个没有成功的实验地源热泵项目后,在地源热泵的应用方面,一直止步不前,因为当时他还有一点良知,因为他自己做的实验项目,他是很清楚的。可以说是一个失败项目。但是自从“规范”颁布以后,他却一反常态做起了地源热泵工程来了,因为有规范撑腰。只要我做的工程符合规范要求,别人就无可厚非!在三年之内做了一系列大型地源热泵工程,而且一做就是几百口井,上千口井。但是天不作美,济南奥体中心900口井的地源热泵空调系统报废了! 济南旅游路某住宅小区800口井地源热泵供热工程失败了,现在正在打官司!济南安莉芳服装公司的900口井地源热泵(冷暖,此项目不是该教授亲自做的,是他的项目组的另一个教授做技术总顾问)空调工程失败了!看了以上数字,我想还迷信和沉溺于地源热泵的同行们该醒一醒了吧! 所以,我希望我们国家的专家,还是少一点沽名钓誉,多一点责任感,不要让地源热泵的骗局成为第二肖氏弧刀!
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})(jQuery);小区地源热泵系统供冷供暖 不开空调也能吹凉风
来源:江淮晨报
昨天中午,室外温度超过35℃,不少居民屋外传出轰轰的空调外机声。大蜀山旁的科学花园小区却安静得多,小区居民不买空调、不开风扇,也能享受到24小时的凉风,这一切都要归功于&土地公公&的恩赐。
不开空调也能吹凉风
科学花园小区的居民之所以如此惬意,是因为小区在初建时就安装了地源热泵系统,如今这套系统已经通过验收正式投入使用,这在合肥还是第一次。
记者在小区地下机房看到,地底布满了地源热泵机组和U形管,U形管内有水在循环流动,通过无数管道连接到居民的家里。
负责小区机组维修的何小勇说,土壤与空气温差一般为17度,冬季比空气温度高,夏季比空气温度低,是很好的热泵热源和空调冷源。
夏季时的工作模式是这样的:机组处于制冷模式时,地下温度低,U形管中的水自然也很凉&凉水被循环送上地面,经过压缩机和热交换器二次降温&通过水管将凉水送至每户天花板&经送风机送出凉风。与此同时,室内的热量也被排放到水中,储存在地下,等到冬天时再拿出来供暖。
地源热泵省电又省钱
科学花园小区每家住户都安装了一个类似中央空调的开关,可以调节温度,最低可以调到16℃。
&设备供冷时,住户家里基本不用电。&何小勇说,家里唯一费电的就是十几瓦的送风机,一天的用电量都不到1℃。
如今,这套系统为小区内1350多户服务着,每天可以省7000多瓦的电。
使用这套设备,收费也不高。小区住户刘阿姨告诉记者,1平方米收费18.5元,家里100平方米的房子每年要不了2000元,&如果家里装三台空调,一年电费肯定不止这么多。&
除了省钱省电,刘阿姨说,用这套系统供冷温度不至于大冷大热,而且经过水循环的冷气湿度也高,不像空调那么干燥,对预防空调病也有好处。
全面推广或许还需时日
何小勇说,这套系统当时是开发商联系山东的一家企业建设的,总共花了4000多万,由于符合国家节能减排的政策,还得到了1600万的政府补贴。据何小勇所知,合肥还有两三个小区正在着手安装这个系统,但目前还没有全面推广。
安徽电力公司一位负责人认为,由于该设备前期投入大,很多开发商不愿意安装,而且老小区也没有安装的条件,但这肯定是未来住房开发的趋势。
编辑:张玲
[此文系转载,来源于江淮晨报,版权归属原作者]
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发送验证码地源热泵如何换热地下温度一般是16度左右,为什么能产生35度左右的热水,各位大侠请指教!
地源热泵如何换热地下温度一般是16度左右,为什么能产生35度左右的热水,各位大侠请指教!
所谓热泵,就想泵一样把地下热量提出出来.原理就不多说了,多看看空调知识,压缩机--冷凝器---膨胀阀---蒸发器.
其他补充解答:
:冬季地下温度肯定比空气环境温度高很多,循环水会带着地下热量经过制冷机组蒸发器换热的,热量再经过制冷系统冷凝器进行热交换放热给房间风机盘管按送风量输送给房间,这其中压缩机是要做功的,只是比起设计很低的蒸发温度与空气环境换热经济得多。
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与《地源热泵如何换热地下温度一般是16度左右,为什么能产生35度左右的热水,各位大侠请指教!》相关的作业问题
没有增加井水量.也就是增加水井数目或者是地埋管井的数目.别无他法.不过要仅仅是为了供机组稳定使用的话,可添加乙二醇等防冻液,降低冰点温度(
In order to study the feasibility/applicability of ground-source heat pump system in the Wuhu region, we carried out experiments on the heat transfer capacity o
空调吸气阀处的压力是随使用时的状态变化的,如室内外环境温度,运行风扇转速有关.一般空调厂家都会在名义制冷条件下进行测试(室内干球27C,湿球19度,室外35度),此工况下的吸气压力表压范围约为(0.45Mpa~0.55Mpa),一般能效比越高的空调,名义时的吸气压力越高.可大致按能效比2.3.2W/W对应0.45~0.
南偏东35度
有可能你血糖低,血压低,有点营养不良吧,建议多吃蔬菜,如果吃的不少的话去医院检查一下也好
105度吧.温度越高,越有利于它析出有害物质.
满液式螺杆机组采用R134a冷媒时,供水温度可以实现65度,机组最大制热量2000KW,在天津已有案例.不过你的这个有些困难,主要是温差太大,40--50度,日用水3000吨,那么最大小时流量应该大于150吨(地热水流量够吗),简单估算一下,配备的机组制热能力需要7850KW,需要3-4台,并且,需要工厂根据你的实际情
1050度左右
人体正常温度是35-37度.而且是波动的.在35-37度附近波动属于正常,超过37度属于发烧.如果觉得冷就多穿衣服.发冷的主要原因:1.腹内无食或饥饿,身体会发冷,火力不壮,血液循环欠佳.2.体温高于37度以上,会发冷.3.身体不强壮,有炎症.4.经常感冒,是抵抗力低下,体质差的表现.如果过一阵好点的话,没什么大问题.
从35度提高到40度光补偿点将向右移动.因光合作用最适温度25度,有氧呼吸最适温度35度,从35度提高到40度,都超过了二者的最适温度,酶活性均下降,但光合酶更加不耐高温,故对光合作用的影响更大,需要更大的光照强度制造有机物,才可以弥补呼吸所消耗的有机物,即光补偿点数值变大,右移.
我这里有一个报告 只是不知道怎么 发给你 我看一下 能否复制 挺多的 你拣有用的看吧目录1.项目简介.12.测试目的.13.测试设备.24.测试要求.35.测试原理.35.1土壤平均温度测定.35.2土壤导热系数的测定.36.测试步骤.56.1.测试孔的构建.56.1.1. 1#测试孔的构建(篮球场旁).66.1.2.
不需要,地底下和地表面温度是反差的
对于地质条件比较稳定的地区,需要打换热试验孔,计算出单口换热孔的换热量;地质条件不稳定的,需要每口换热孔都要做单口换热井的换热量,否则无法满足主机换热要求;以上做完后,根据总制热量来确定换热孔数量 再问: 计算出单口换热孔的换热量?如何计算,是用某仪器还是?、就中国来说都做这步工作了吗,还是按经验做工作。 这个换热量怎
(1)冬季运行,地下埋管,进水温度5.7.5℃(平均7.15℃),出水温度11.13℃(平均12.13℃,温差5℃左右),热泵压缩机吸气压力0.45~0.5Mpa(t0在3~6℃);水-空气热泵排气压力1.1.65Mpa(tk在40~45℃);水-水热泵排气压力1.60~1.80Mpa(tk在45~50℃).热泵运行7
都不是.在取暖运行中,地源热泵从“地下水”吸热,把地下水变得“更凉”,从而加热系统中的水,达到取暖的目的.由于地下水温比较恒定,地源热泵的能效比很高.这里的“地下水”可以使开放的井水,让井水与土地进行热交换,也可以利用预先埋在土地中的水管让水在水管中运行与土地进行热交换.这里的地下水温度一般是和地温一致的.在冬天,室外
水温上不去,因素很多:1、从选型角度.主机的选型偏小,而室内满负荷使用,就可能出现热负荷大,而机组的出力不足,就会造成负载侧出水温度上不去.2、源水侧的进水温度低.源水侧进水温度低,使得机组能够从外界取得的能量变少,导致负载侧的供热能力不足,于是出现负载出水温度上不去.3、源水侧的埋管量不足或有管路堵塞.源水侧的埋管量
地源热泵室外循环水不需要加热,通常室外循环水进水温度15℃左右. 再问: 冬季进出水温度多少度,夏季多少度,能满足房间需求吗 再答: 地下水常温是15摄氏度左右,冬天从水中提取热量释放到室内,释放到室内的温度45摄氏度左右;夏天把室内的热量转移到室外,到达制冷的目的。完全能够满足冬天制热,夏天制冷的要求。再问: 冬天1
回答第一个问题:空气源热泵是一种热泵能源形势的分类,其他包括水源、地源(广义上包括水源)、空气源、吸收式等等.这是主机的形式,管路上可以是水系统,也可以是氟系统,VRV系统就是一种氟系统,他的特点是主机与房间各末端有信号传输,根据末端负荷量自动调节压机工作频率,也就是所谓的变频系统,适合用在别墅或其他小面积的场合,空调
无腐蚀性!乙二醇性质稳定.无游离态.略偏碱性欢迎访问58空调网
&&& 浏览问题
地源热泵机组制热效果不好什么原因
&&&来自 河北石家庄桥东区
楼头和顶层温度不够的话,首先查看设计方案是否合理,管路安装,水泵扬程等;再者看出水温度是多少,是否在45度左右,如果这个温度都达不到的话,机组是否漏氟。如果是温度达到了,那机组大小与总的风盘量和相配吗,是不是机组太小了。你说的阻力不平衡,就与管路和泵的关系大了。
原因很多:
1.机组总供暖能力是否够?
2.房间的供暖方式供暖设备设置是否合理?
3.地源热泵系统地埋管散热面积是否够?
4.各供暖环路水力平衡是否符合要求?
5.如果冬夏季冷热负荷不平衡,以后的问题会更大。
这个得根据你的方案再根据现场情况来综合考虑。
你是调试机器的不应该不知道啊。。。。。
和顶层与中间的温差大,管路设计布置不合理是主要原因。
如回水温度38度,出水温度没有大于43度,说明机组小了。
这个问题说的太笼统,首先不知项目所在区域、末端形式,单位面积热负荷、匹配机组制热量、地源侧换热情况循环泵流量扬程、管道长度、入户井水流量调节方式等等,单纯回水温度38°C条件太少,可否详细些。
立管采用的是同程还是异程。我的经验是循环水量不够造成的。你可以再把备用泵也一起开启,看看能不能好一些。再调一下住户阀门估计能好一些。还有今年天冷,又是冷房子,达到20度也感觉不到热。
要看你的机组出水温度,如果散热快,出水温度提高可达到制暖效果!
房子外墙没做保温!这个影响大应该!回水有38!系统没问题!有内保温吗?
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太阳能相变蓄热辅助地源热泵供暖系统实验研究
摘要:本文搭建了太阳能相变蓄热辅助地源热泵供暖系统实验台,进行了以20#蓄热专用石蜡为蓄热介质的太阳能相变蓄热研究,以及蓄热装置通过板式换热器对热泵机组蒸发器出水管释放热量的实验,得出晴朗的白天利用真空管太阳能集热器加热循环水以提高石蜡的温度,使其发生相变,将热量贮存其中;夜晚将石蜡中的热量释放到地源热泵地埋管侧循环水中,在一定程度上提高了地埋管侧循环水的温度,并缓解了地下温度场在地源热泵连续运行工况下温度偏低的状况,从而提高地源热泵供暖系统的运行效率。
关键词:太阳能、相变蓄热、地源热泵、实验研究
地源热泵作为一项高效、节能,有利于环境保护和资源可持续发展的空调冷热源技术,既能在冬季供暖、又能在夏季空调制冷,具有良好的发展前景。夏季通过将热量转移到地下,冬季通过对土壤的低品位的热量进行提升,可以满足冬夏季采暖空调要求两种运行模式,具有较使用常规能源节能的优势。经过多年的研究,地源热泵系统在技术上已经趋于成熟,而且经过示范与实践,确认了地源热泵系统具有节能、环保、自然资源再利用、舒适、安全、性能稳定、清洁、使用灵活等很多优点。
采用土壤泵为建筑物供热可以减少一次能源的消耗量。通过直接燃烧矿物燃料给建筑物供热时,即使在锅炉和供热管线没有热损失的理想情况下,一次能源利用率最高也不会超过100%,如果利用矿物燃料燃烧产生的高温热能发电,然后利用电能驱动热泵机组把从作为低温热源的大地中提取低品位的热能转化为高品位能为建筑物供热,热泵的供热系数可达3.5或更高[1]。
太阳能&地源热泵了(SESHPS)系统则是以太阳能和大地为复合热源的热泵系统,属于太阳能和地热能综合利用的一种形式。太阳能与土壤热的结合具有很好的互补性,太阳能可以提升地源热泵进口流体温度,从而高热泵机组的运行效率;大地提供的能量可以补偿太阳能的间歇性,使得太阳能热泵在阴雨天及夜晚仍能正常运行;同时,土壤还可以将日间富余太阳能暂时储存,不仅能起到恢复土壤温度的作用,而且可以减小其他辅助热源或蓄热装置的容量[2]。
为克服太阳能随昼夜间断及阴雨、多云天气出现不稳定性以及在地球表面能量的低密度性,在太阳能&地源热泵供热系统中设置蓄热装置是解决上述问题的有效方法之一。一般来讲,物质的潜热要比显热大得多,因此储热装置如果采用相变材料作为蓄热介质时其体积可以大为缩小,不仅可以减少蓄热装置所占据的建筑空间,还可以降低设备初投资[3]。
本文介绍利用太阳能相变蓄热辅助地源热泵供暖系统实验台进行以20#蓄热专用石蜡为蓄热介质的太阳能相变蓄热及蓄热装置通过板式换热器对热泵机组蒸发器出水管释放热量的实验,白天利用真空管太阳能集热器提高集热器内循环水的温度,高温循环水通过蓄热装置中的螺旋盘管与装置内的石蜡进行换热,循环水释放热量温度降低,石蜡吸收循环水的热量后温度升高,达到其相变温度后发生相变,由固态变为液态,将热量贮存其中;夜晚蓄热装置中的螺旋盘管通过一小型板式换热器与地源热泵地埋管侧冷水进行换热,在一定程度上提高了地埋管侧循环水的温度,并缓解了地下温度场在地源热泵连续运行工况下温度偏低的状况,从而提高地源热泵供暖系统的运行效率。
2、实验系统介绍
本实验台位于某省能源研究所实验室,由地源热泵系统、太阳能集热器系统、空调末端、蓄热装置和数据采集系统等部分组成。
2.1实验系统
图1为实验台的系统图,如图所示,实验系统中所用地源热泵机组型号为DNQWSR-4,在名义工况下,制热量为4.6kW,制热输入功率为1.7kW。热泵机组的地埋管侧及负荷侧的水泵G、H为屏蔽泵,额定功率均为100W,流量为52L/min,扬程为6m。
地埋管与热泵机组的水路连接以及风机盘管与热泵机组的水路连接均采用PPR管道;地埋管采用单U形HDPE高密度聚氯乙烯管,管径32mm,深度为21m,埋管间距5m。
热泵机组与地埋管的水路循环通过板式换热器既可以与真空管集热器的循环水路进行换热,也可以与蓄热体内的盘管环路进行换热,这种转换由阀门A、B、C的开关来进行控制:当白天蓄热装置进行蓄热时,阀门A、C关闭,阀门B打开,太阳能集热器中的循环水在泵E的作用下与蓄热装置中的盘管组成回路,对石蜡进行加热,石蜡温度升高时行显热蓄热,当石蜡温度上升到其相变温度时,发生由固态到液态的相变,此时进行潜热蓄热,当石蜡全部熔化后,液态石蜡继续吸热进行液态下的显热蓄热过程;当夜晚蓄热装置进行放热时,阀门A、C打开(为防止夜晚温度过低将连接集热器的管路冻坏,泵E在集热器中的水温度过低时将启动,使连接集热器的管路中的水流动循环,防止冻坏,此时需将阀门A打开),阀门B关闭,蓄热装置中盘管与板式换热器在泵F的作用下组成循环回路,与热泵机组的蒸发器的部分出水(通过换热器的蒸发器低温水的流量可由阀门D来调节)通过换热器进行换热,蓄热装置中的石蜡通过盘管中的中介水将热量传递给蒸发器侧冷水,冷水温度升高,石蜡温度降低先释放其液态时的显热蓄热,石蜡温度降低到其相变温度时,将释放其潜热蓄热,当石蜡全部凝固后,将释放其固态时的显热蓄热。
蓄热装置呈圆柱形,高为0.6m,直径为0.3m,除去盘管及装置顶部的剩余空间,装置内共盛有20#相变专用石蜡35L(液态时体积),装置内用PE-X管作为换热盘管,装置顶部、底部及外侧加1.5cm厚聚乙烯保温层。
真空管集热器设置在实验楼4层楼顶,每根集热器真空管直径&为47mm,长为1.8m,共50根,集热器水路循环泵采用零度循环泵,并配有零度循环泵控制柜,即在集热器的进、出口处设置温度传感器,温度传感器将进、出口处的温度传递给零度循环泵控制装置,当出口处温度低于某一接近0℃的温度时,零度循环泵就开始启动,以防止夜晚温度过低将连接集热器的管路冻坏;同样当入口处水温高于某一温度时,零度循环泵也开始启动,将集热器中加热后的高温水送到负荷装置处。
空调系统的末端装置为4组落地式风机盘管机组,其额定风量为1250m³/h,供暖房间为两间面积均为40m²的办公室。
夏季,热泵机组的蒸发器通过风机盘管吸收房间里的热量,冷凝器通过地埋管水路循环把蒸发器吸收的热量释放到大地中,以此实现空调制冷的目的;冬季热泵机组的蒸发器通过地埋管换热器吸收大地中的热量,冷凝器通过风机盘管水路循环把蒸发器吸收的热量释放到房间中,以此实现空调制热的目的,如果太阳能集热器中的水温度达到热泵机组蒸发器吸热的温度,也可以采用太阳能集热器与地埋管联合运行的方式来满足供热要求。为了更有效的利用太阳能,在地源热泵系统中设置相变蓄热装置,白天在太阳能有富余的情况下,将太阳能贮存在蓄热装置中,晚上再将蓄热装置中的热量提取出来加以利用。
2.2数据采集系统
在热泵机组的冷凝器进、出水管设置PT100热电阻温度传感器T7、T8,在蒸发器进、出水管设置PT100热电阻温度传感器T9、T10以采集冷凝器和蒸发器进、出水的温度;在太阳能集热器的进、出水口处也同样设置有热电阻温度传感器T11、T12以采集太阳能集热器内循环水的进出口温度;在距地面约&3m、&10m、&21m处的埋管井中分别设置PT100热电阻温度传感器T1、T2、T3、T4、T5、T6以采集1#、2#进管井处地下温度场数据;由于条件所限仅在蓄热装置中心部位设置一温度传感器以采集蓄热装置中石蜡的温度。以上由传感器采集到的数据通过A/D变送模块、采集卡等硬件传入工控机,在工控机中通过组态软件Fix实时记录并保存数据,通过Fix中的显示模块可以将采集的数据图形化。
3、实验方案
实验时间为日8:00至日8:00。由于本实验着重研究相变蓄热装置对地源热泵供暖系统的影响,故即使白天太阳能集热器产生的热水可以辅助热泵系统供热,也只是在白天利用太阳能集热器产生的热水加热相变蓄热材料,而不用于加热热泵机组的地埋管侧循环水。在夜晚热泵机组的地埋管侧部分循环水通过板式换热器与蓄热装置中的石蜡进行换热,吸取白天贮存在石蜡中的热量以提高其自身的温度,从而提高热泵机组的效率。实验过程中蓄热装置的蓄、放热时间如表1所示。
在前3天的试验中观察到石蜡的显热对系统的影响相对于其潜热很小,为研究蓄热体长时间放热时的特性,在第4天和第5天的试验中提前关闭蓄热,并进行放热试验,放热时间由前3天的13小时增加到18小时。
4、实验数据分析
4.1蓄热装置的蓄、放热过程分析
下面以12月16日和17日两天中蓄热体温度随太阳能集热器出水温度的变化为例来分析蓄热装置的蓄热过程特性。
图2 蓄热体中心及集热器进、出口水温度(16日)
将使零度循环泵启动的入口处水温设置为28℃时,如图2所示,大约在12:50之前,集热器入口处水温没有达到28℃,集热器管路中的水是静止的,所以出口处的水温一直处于较低的温度,且此温度基本保持不变,由于太阳能集热器入口处测温点位置高于出口入测温点位置,而高温水的密度小于低温水的密度,这就使得入口处测温点处于高温水中,而出口处测温点处于低温水中,这就造成了在零度循环泵启动前入口处水温要高于出口处水温的现象。
由于天气原因,在12:50之后集热器入口处水温达到28℃(正常晴朗天气时大概在11:00即可达到此温度),此时循环泵开始运转,集热器中加热后的高温水经出口流出,从而使出口处的水温在12:50~13:00期间的10分钟内出现一个20℃的温升,并超过入口水温。此后,集热器中的高温水由出口流出,经过蓄热体后释放热量,同时高温水在循环过程中也会产生一定的热损失,两者共同作用使高温水温度降低,然后又经集热器入口注入集热器,在集热器内又被加热,如此反复循环。
随着太阳辐射强度的增大,集热器进、出口处水的温度也相应升高,并在16:00分别达到最高值31℃和47℃(正常晴朗天气时大概在15:00可以分别达到70℃和80℃),此后由于太阳辐射强度降低,集热器进、出水的温度也相应降低,17:00左右太阳辐射强度基本为0,但由于此时已将集热器水路与蓄热装置断开,集热器水路中的水温降低全是由管路热损失造成的,故其温度变化会呈现如图2所示的缓慢降低的过程。
在集热器水路循环之前,蓄热装置中的石蜡温度一直处于17.5℃,从13:10开始,石蜡测温点处温度开始以0.355℃/10min的速度缓慢升高。石蜡测温点出现温升的时刻之所以滞后于集热器供水管出现温度剧升时刻20min,是因为加热盘管是盘在蓄热装置容器壁附近,而石蜡测温点处于蓄热装置中心处,太阳能集热器中高温水的热量通过换热盘管先传递给盘管周围的石蜡,被盘管周围的石蜡吸收部分后再以热传导的方式进一步往中心处的测温点传递,所以会出现滞后现象。
在14:10时,石蜡中心测温点处温度已达到20℃,相对于此后1小时内石蜡温度以3.4℃/10min的速度上升可以看出,石蜡在13:10~14:10之间正以很小的温升处于相变阶段,即使在这个时期内石蜡与换热盘管之间存在17℃的平均温差,其温度变化也没有在14:10之后存在7.7℃的平均温差时的温度变化剧列,这更有力的说明了此时石蜡处于相变阶段。
在16:00时,石蜡温度达到45℃,几乎与太阳能集热器供水的温度相同,而此后随着太阳能集热器供水温度的降低,石蜡温度也开始缓慢降低,此时应该切断集热器供水停止蓄热,防止蓄热装置中的热量&回流&到集热器中。
从19:00开始时蓄热装置开始放热,此时石蜡的温度已降低到42.6℃。在刚开始的半个小时内,石蜡的温度以7℃/10min的速度下降,一是由于此时石蜡处于释放显热阶段,其热容较小,相对于释放潜热,释放同样的热量,此阶段会产生更大的温降;二是由于此时石蜡还处在高温阶段,与热泵机组冷凝水有很大的温差,这样就使得石蜡在同样时间内失去更多的热量。
自19:30后,石蜡温度下降极为缓慢,在23:30之间基本保持在18.8℃左右,一是由于石蜡处于释放潜热阶段,温度变化缓慢;二是由于石蜡与热泵机组冷凝水的温差较小,导致石蜡放热缓慢。
17日与16日的运行工况主要有两处不同:一是太阳能集热器入口处温度在11:00时达到28℃,即蓄热体也从11:00开始蓄热,比16日提前2小时;二是蓄热体在14:00开始放热,比16日提前5小时,这主要是为能够增加蓄热体放热时间而设置的,对蓄热体的换热性能没有大的影响,只是在时间段上不同。
由图3可以看出,蓄热体中心温度及集热器进、出口水温度在整体趋势上同16日相同,只是在蓄热体还没有达到最高温度时就开始使其放热。
图3 蓄热体中心及集热器进、出口水温度(17日)
在放热阶段,蓄热体的温度以8.65℃/10min的速度下降,这主要是由于蓄热体在放热阶段的初始温度很高所引起的,此温度为14:00的55.6℃,比16日的最高温度45.39℃还要高10.21℃。
由以上分析可以看出,太阳能集热器的供水水温随太阳辐射强度的变化而变化,其最高温度大约出现在16:00,可以达到70℃,足以将所用相变材料熔化,使其蓄热;实验所采用的20#相变蓄热专用石蜡的相变温度大概为17℃~20℃。
4.2对蒸发器进、出口水温的影响
蓄热装置中的石蜡通过中介水在板式换热器中与蒸发器出口的部分冷水进行换热,石蜡将释放的显热及潜热传递给蒸发器出口的部分冷水,不仅提高了蒸发器出口水温,并且可以有效的缓解地埋管井的温降。
在实验中蒸发器进、出口水温的变化如图3所示,图中横轴是以天为单位的时间轴,第0天表示日00:00,第0.5天表示日12:00,以此类推,第2.75天表示日18:00。图中第1.375~第1.667天之间的温度剧变是由于管路故障而临时停止热泵机组运转所致,这段时间内太阳能集热器及蓄热装置照常运转,对实验不会造成大的影响。
如图4所示,在第0.333天(8:00)热泵机组开始启动时,蒸发器的进、出口水温大约都在12℃左右,在此之后的6小时内,其进、出口水温分别降至8.18℃、5.60℃,并在开启蓄热装置进行辅助加热前一直维持此温度。
图4 蒸发器进、出口水温
在第0.792天(19:00)时,蓄热装置开始放热辅助加热蒸发器出口水,在15分后蒸发器进、出口水温分别升到10.37℃、7.22℃,这是由于蓄热装置放热初期,石蜡温度很高,与蒸发器进口水的温差很大,故能在短时间内使蒸发器进口水温急剧升高。在此后的1.5小时内,蒸发器进口水温降至8.80℃,比启用蓄热装置前提高了0.62℃,并将此温度维持到次日凌晨2:30,共持续了6小时;而蒸发器出口水温则降至5.69℃,比启用蓄热装置前提高了0.59℃,并将此温度维持到次日8:00,共持续了11小时。
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