太阳能-水源热泵联合加热温室系统研究

为了探索太阳能-水源热泵技术在设施农业领域的应用方法和发展潜力,寻求解决温室加温费用高、存在污染等问题的方法,对一种用于温室的太阳能和水源热泵联合加温系统进行了试验研究。结果表明:此项研究对太阳能-水源热泵这项新能源技术在农业领域的应用具有重要的意义,可减少连栋温室水源热泵加温系统一次性投资和运行成本,降低能源消耗,为太阳能水源热泵联合作为温室有效的加温系统提供了一定的理论依据。     

双热源太阳能热泵温室供暖系统的设计与构建

当前农业温室的调控消耗了大量的燃煤,该问题制约了温室甲鱼养殖业的发展,因此利用太阳能热泵技术为温室供暖是很有必要的。参照工厂化甲鱼养殖温室构建了30 m~2实验温室,以浙北地区的气象数据为基础计算了实验温室的热负荷。以实验温室为研究对象,设计了双热源混联式太阳能热泵供暖系统并优化了系统结构,提高了系统的能效比和运行的稳定性,且系统的运行方式灵活多选。以实验温室热负荷计算结果为基础进行了系统的部件选型,构建了太阳能热泵供暖系统实验台,实验台设置了开展实验研究所需的温度、流量及辐照度等传感器采集相关参数。系统为太阳能单独运行、空气源热泵单独运行、热泵太阳能串联运行、太阳能热泵并联运行等多种运行模式下的实验研究,可获得各种运行模式下太阳能、热泵和系统整体的性能参数,为开展试验研究打下了基础,同时也可为同类设备的设计与应用提供参考。     

温室太阳能污泥干化系统的设计及试验研究

为提高污水处理厂污泥处理处置水平,探求温室太阳能和热泵技术在污泥干化领域的应用方法,设计一种新型温室太阳能污泥干化系统。该系统主要由温室、翻泥机、辅助热源、通风系统、保温系统组成。在河南地区对系统的核心部件,扰流风机、翻泥机和热泵系统进行了热性能试验研究。结果表明:扰流风机扰乱了温室内部的温度分布,使上部的热能向下部流动,温室底部温度提升了3~5 ℃;在本研究涉及的风速范围内,风速为2~6 m/s时对污泥干化起促进作用,6~8 m/s时,干化含水率减小缓慢,此时对污泥干化系统扰动较大。翻泥机翻泥的时间间隔与温室内热能相关,间隔为30~70 min范围内与干化含水率存在线性关系;在太阳能不足的冬季使用水源热泵系统较使用空气源热泵系统污泥干化含水率提高了11%,双系统较水源热泵系统提高了8%。试验验证结果表明:1 000 m²的温室污泥干化系统,日均处理污泥约10 t。     

太阳能-热泵除湿机-微计算机监控联合干燥系统的研究

太阳能-热泵除湿机-微计算机监控(TRCW)联合干燥系统中,木材干燥室的供热与湿空气的排湿,由太阳能供热系统和热泵除湿机两者配合起来完成。整个联合干燥系统的工作过程由微机监控系统来实现自动控制。太阳能集热器为平板式空气型,采光面积为75m~2,,热泵除湿干燥机按压缩式制冷循环工作(压缩机功率为3.75kW),以热泵供热的方式供给木材干燥所需的热量,而以制冷除湿方式除去木材蒸发到空气中的水分。联合系统的干燥能力为15～25m~3木材,在1989年4月至1990年7月的实验中,干燥的材种有水曲柳、柞木、榆木、红松、白松等。木材板厚为3～6cm,初含水率40％～60％,终含水率8.5％～15％,年平均干燥能耗每m~3木材为80kW·h及每kg水为0.53kW·h。     

太阳能-热泵除湿机-微计算机监控联合干燥系统的研究

太阳能-热泵除湿机-微计算机监控(TRCW)联合干燥系统中,木材干燥室的供热与湿空气的排湿,由太阳能供热系统和热泵除湿机两者配合起来完成。整个联合干燥系统的工作过程由微机监控系统来实现自动控制。太阳能集热器为平板式空气型,采光面积为75m~2,,热泵除湿干燥机按压缩式制冷循环工作(压缩机功率为3.75kW),以热泵供热的方式供给木材干燥所需的热量,而以制冷除湿方式除去木材蒸发到空气中的水分。联合系统的干燥能力为15～25m~3木材,在1989年4月至1990年7月的实验中,干燥的材种有水曲柳、柞木、榆木、红松、白松等。木材板厚为3～6cm,初含水率40％～60％,终含水率8.5％～15％,年平均干燥能耗每m~3木材为80kW·h及每kg水为0.53kW·h。     

太阳能与地源热泵联合温室大棚系统的设计

温室大棚是现代农业中不可替代的技术,但其受天气影响比较大,采用太阳能—地源热泵联合系统作业的方式,可充分利用二者的优势,使得温室大棚一年四季稳定运行。为此,设计了太阳能与地源热泵联合温室大棚系统及该系统的PLC控制回路,并对其可行性进行了简要分析,可为后续太阳能—地源热泵联合系统在温室大棚中的应用提供参考。     

太阳能果蔬干燥技术研究进展

我国的果蔬干燥技术历史悠久,是我国最早被应用于农作物脱水贮藏的技术。阐述了自然干燥与新型太阳能干燥的干燥原理,介绍了温室型干燥技术、集热器型干燥技术、温室-集热器型干燥技术、太阳能热泵干燥技术四种新型果蔬干燥技术,指出了太阳能干燥技术的优点、地位与发展方向,为相关行业提供参考。     

热泵-太阳能花椒干燥系统的设计与数值模拟

为解决传统花椒干燥方式效率低、花椒品质低、能耗大的问题,提出热泵-太阳能花椒干燥系统,阐述了该系统的结构与工作原理,研究了热泵-太阳能花椒干燥系统的设计方法。以在陕西省韩城市干燥3 t花椒为例,设计了热泵-太阳能花椒干燥系统,并利用Airpak软件的方法对烘干室采用下部送风、上部回风的气流组织方式进行模拟。结果表明,烘干室风速和温度能较好地满足花椒干燥的要求。     

太阳能与热泵技术在原油加热系统的应用

利用燃油、燃气加热炉加热原油会造成能源浪费和环境污染,以太阳能和回注水热交换所获热量为高温水源热泵的低温热源,以电加热器为备用热源,用于集输原油的循环加热,可以达到节能减排的目的。分别建立了太阳能集热器和高温水源热泵的数学模型,采用Matlab中的Simulink仿真技术建模,输入现场运行参数进行仿真,通过模拟仿真预测太阳能与热泵联合供热系统的运行情况,并将模拟运行结果与其他供热系统进行经济性比较。结果表明:太阳能与高温热泵联合供热系统的制热温度达75℃,制热系数达3.5,年运行费用较电锅炉加热节省40.23×104元,增加的投资14个月即可收回,经济效益比较显著。     

太阳能-热泵地板供暖系统的热经济性分析

建立了太阳能-热泵地板供暖系统的数学模型,以上海一300 m2的单体住宅为研究对象,分析了太阳能集热器的集热效率、面积及价格对太阳能-热泵地板供暖系统的热经济性的影响,为该系统的设计及应用提供了参考。     

直膨式太阳能热泵用于温室番茄根际-空气加温的试验研究

针对直膨式太阳能热泵所集热能利用率低,温室加温不足的问题,采用直膨式太阳能热泵为集热系统,根际-空气加温为放热系统,对大跨度主动蓄能型温室在不同天气仅根际加温和根际与空气同时加温的加温效果,集、放热系统运行性能,集热效率,热能利用率,节能率和集热系统的优化运行模式进行研究。结果表明:1)连续阴天和连续晴天,放热系统的热能利用率分别高于97.2%和92.7%;2)不同天气试验区的根际温度在17.9℃以上,比对照区高1.5℃,空气温度在11.6℃以上,比对照区高3.6℃,相对湿度在90.8%以下,比对照区低3.2%;3)不同天气整套系统的节能率R在47.2%以上,性能系数在1.9以上;4)不同天气集热系统均能在设定时间内达到设定集热温度目标,且其集热性能系数COPc在2.3以上,其集热效率在149.6%以上;5)9:30—11:30集热系统COPc随太阳辐射强度的增大,从1.4增大至3.0,11:30—14:50集热系统的集热性能系数均高于3.8,15:10以后,蓄热水池水温高于47℃时,集热性能系数由3.2最终降至0.8。该研究表明根际与空气结合的加温方式不仅提高了温室加温效果,还提高了热能利用率和直膨式太阳能热泵的集热性能。此外,根据集热条件调节集热系统的运行模式,可提高集热性能,达到温室加温节能的目的。     

温室太阳能与空气源热泵联合加温系统的试验

为了探索太阳能、空气源热泵技术在设施农业领域的应用方法和发展潜力,寻求解决温室加温费用高、存在污染等问题的方法,对一种用于温室的太阳能和空气源热泵联合加温系统进行了实验研究,介绍了系统的总体设计和试验方法,并在昆明地区对系统性能和温室加温效果进行了实验。结果表明：在昆明地区最冷月1月,蓄热水箱平均水温可达41.1℃,空气源热泵运行时,制热系数COP平均值均在3以上。无论晴天还是阴天,温室都能够满足作物生长需求。为太阳能空气源热泵联合作为温室有效的加温系统提供了一定的理论依据。     

太阳能与双热源热泵组合干燥落叶松

为进一步降低木材干燥过程的能耗,合理利用太阳能,对北京林业大学研制的太阳能与双热源热泵联合干燥系统的主要参数、原理、结构,进行了说明和系统性能测试。设备在空气源热泵模式下平均供热系数P为2．48,水源热泵模式供热系数P为3．77。使用该系统对落叶松进行初步干燥实验,与常规蒸气干燥做对比,结果显示,热泵干燥和联合干燥与常规蒸气干燥相比分别节能67．8％和70．32％,两者均有明显节能效果。     

太阳能-土壤源热泵系统计算软件的开发与应用

通过混合应用线热源和圆柱源理论,建立了太阳能-土壤源混合式热泵系统的数学模型,并通过应用该模型,在Visual Basic语言基础上开发出了相关的计算软件。该软件在给定负荷的条件下不仅可以对单独的土壤源热泵系统进行设计与预测,还可以在已知当地日照的情况下对太阳能与土壤源热泵联合运行的情况进行设计。     

改造沙漠的太阳能综合体

苏联阿什哈贝达太阳能联合公司已开始在契尔卡兹里沙漠地区建造太阳能综合体。综合体内包括太阳能机井、给水系统、住宅、空调和制冷以及栽培蔬菜和饲料绿球藻的温室。其中温室设施尤为重要,它不仅要供给人们吃菜,而且要养殖生长极快     

基于太阳能-空气能双能源温室加温的试验平台设计及节能效益分析

目前,我国现代温室冬天普遍采用燃煤锅炉或者直接电加热进行加温,这2种方式运行成本都较高,不符合我国大力提倡节约和开发新能源的政策,为此,提出基于PLC可编程控制的太阳能-空气能双能源加温系统进行温室加温,可充分利用可再生能源,并以微型温室为载体进行太阳能-空气能双能源加温系统中的加热设备、控制设备、蓄热设备和散热设备进行设计,并通过本试验平台给微型温室进行单独太阳能-空气能双能源加温、单独空气能温室加温和单独电加热加温,在能源消耗方面进行节能效益分析,试验结果表明,运用太阳能-空气能双能源加温系统比单独运行空气能加温、电加温在节能方面效益明显,节能10%以上。     

基于水源热泵的日光温室夏季夜间降温试验

周年高效、优质生产是日光温室的发展方向。针对日光温室夏季夜温过高、昼夜温差小且降温方法欠缺的问题,以设施园区地表水为冷源,以热泵作为能量提升、转换手段,对日光温室进行夜间降温,分析该方法的降温、除湿效果,对CO_2浓度累积的影响及系统能耗、冷凝水回收量等,探讨水源热泵用于日光温室夏季夜间降温的环境调控能力及节能节水效果。结果表明,在夏季高温夜间(20:00-06:00),水源热泵系统可有效降低试验温室内气温,平均温度比自然通风的对照温室低2.6-2.9℃;同时,试验温室内气温低于室外气温,平均温差为1.6-1.7℃。试验温室内夜间平均相对湿度为74.3%-78.6%,比对照温室降低了8.9%-12.6%。在06:00时试验温室内CO_2浓度可达1 430-1 660μL/L,约为对照温室的1.3-1.9倍,可在日出后一段时间内提升试验温室内作物的净光合速率。水源热泵系统运行稳定,日均制冷耗电量为19.3-19.9 W/m~2,日均性能系数(coefficient of performance,COP)值可达4.1-4.4。系统制冷耗电量及COP受进风温度、含湿量的影响,均呈显著正相关关系(P0.01)。系统降温过程冷凝水回收量实测值为0.37-0.45 kg/(m~2·d),可节约18%-21%的灌溉用水量。研究表明,水源热泵系统可有效用于日光温室夏季夜间降温、除湿,有助于CO_2浓度累积,并具备良好的节能、节水效果。该研究为日光温室安全越夏生产提供了有效的环境调控方法。     

太阳能热泵联合干燥装置在干燥领域的比较优势

回顾了太阳能干燥技术的发展过程,比较了几种太阳能干燥装置的特点,重点描述了太阳能热泵联合干燥装置的组合方式和优点。     

改造沙漠的太阳能综合体

苏联阿什哈贝达太阳能联合公司已开始在契尔卡兹里沙漠地区建造太阳能综合体。综合体内包括太阳能机井、给水系统、住宅、空调和制冷以及栽培蔬菜和饲料绿球藻的温室。其中温室设施尤为重要,它不仅要供给人们吃菜,而且要养殖生长极快的绿球藻来作为牲畜饲料。综合体的全部设施都利用沙漠地带丰富的太阳能资源。     

热回收与太阳能热泵干燥系统试验及性能研究

设计一种凝结式热回收热泵和太阳能热泵联合干燥装置,回收干燥废气的能量,并利用双级加热的方法,以提高各级热泵效率。搭建热泵干燥测试平台,对设备进行试验测试,结果表明,在平均辐照强度为625 W/m~2、环境温度为22.3℃时,热风温度可达40~70℃,热泵干燥系统平均能效比高达3.89,干燥能耗除湿量平均达1.65 kg/(k W·h),均远高于传统干燥系统。可见,该系统可应用于干燥农副产品及某些物料的预干,提高可再生能源利用效率,减少化石燃料的消耗。