《嚴寒地區多源互補耦合熱泵系統構建及調控機制研究》是依託東北大學，由韓宗偉擔任項目負責人的青年科學基金項目。
基本介紹
- 中文名：嚴寒地區多源互補耦合熱泵系統構建及調控機制研究
- 項目類別：青年科學基金項目
- 項目負責人：韓宗偉
- 依託單位：東北大學
中文摘要,結題摘要,
中文摘要
將熱泵技術與自然能源結合進行供暖空調是建築節能的主要方向，高效熱泵系統應能保證其性能與建築負荷特性在時間上協同，受熱源自身屬性限制，單一熱源熱泵系統在嚴寒地區套用均存在某些問題，限制了其套用。本課題在研究分析嚴寒地區建築負荷特性及自然能源能量輸出特性基礎上，提出了該地區熱泵系統構建基本思想，並據此構建了能實現多種自然能源可持續高效利用的多源互補耦合熱泵系統。本課題擬採用理論分析、數值仿真與系統實驗相結合的方式，研究多熱源作用下蒸氣壓縮與分離式熱管複合制熱系統中製冷劑流動換熱機理，分析系統內、外部參數對系統性能的影響，探求系統啟動和失穩的邊界條件；確定多源耦合熱泵系統的最佳化設計準則，研究一定的建築負荷特性和氣候條件下，多熱源間最優匹配關係和系統調控機制，進而得到面向對象的系統最佳化設計與控制方法。預期成果可為嚴寒地區熱泵供暖空調系統套用提供一定參考，推動該地區節能減排工作的進行。
結題摘要
我國嚴寒地區供暖空調能耗是建築節能減排的重中之重，熱泵技術實現了能量的按質利用，充分利用了自然環境中普遍存在且可再生的低品位能源，體現了科學的用能理念，構建高效的熱泵供暖空調系統對嚴寒地區節能減排有重要意義。在嚴寒地區受熱源自身屬性的限制，單一熱源的熱泵供暖空調系統難以持續高效滿足供暖空調需求，為提高熱泵系統的適用性，須結合各種自然能源的特點進行有機耦合，使得熱源的能量輸出特性和建築負荷特性在時間上實現協同，本項目針對常見可再生能源的特點，提出了“能量即時高效利用原則”、“能量轉移利用原則”、“熱源互補利用原則”的熱泵系統構建基本思想，並據此創新性地提出了基於自然能源互補利用的多源互補耦合熱泵空調系統，構建了該系統核心設備--分離式熱管和蒸氣壓縮式熱泵耦合而成的多熱源複合制熱機組，既實現了環境空氣熱能和太陽能的全年高效利用，同時還解決了單一地源熱泵系統的熱平衡問題。針對上述提出的新系統、新設備，本項目通過理論分析、實驗研究及模擬仿真相結合的方式對涉及的基礎理論問題進行了深入研究，主要成果如下： （1）建立了多熱源複合制熱機組數學模型，在此基礎上開發了機組性能數值仿真平台，搭建了機組性能測試實驗台，通過實驗和仿真的方式，明確了多熱源複合制熱機組內部製冷劑流動換熱機理，分析了環境參數、結構參數及運行參數對機組性能的影響規律。研究結果表明，太陽能與空氣能耦合大大提升了機組熱泵工況和熱管工況的制熱性能，對上述規律進行總結得到了多熱源複合制熱機組最佳化設計與運行控制方法。 （2）建立了多源互補耦合熱泵系統動態性能仿真平台，確定了在不同負荷特性和氣候條件下，系統最佳化設計方法和運行控制方法。模擬分析了多源互補耦合熱泵系統在典型地區套用的可行性，結果表明，該系統在不同的氣候條件下均可持續高效運行。 本項目研究成果為嚴寒地區熱泵供暖空調套用提供新思路，有助於推進我國清潔能源利用在嚴寒地區套用進程。
