240-多能互补供能系统空气源蓄能供暖性能研究.pdfVIP

多能互补供能系统空气源蓄能供暖性能研 究 ☆ 北京工业大学 刘新 全贞花 蔡俊杰 姚孟良 1 引言 在我国北方大部分地区，冬季普遍采用以煤炭等化石能源为燃料的小型燃煤锅炉进行 供暖，供热的煤炉是我国北方冬季大气污染的一个重要污染源，带来了严重的环境污染。 党的十九大报告提出，中国特色社会主义进入新时代，就必须按照“五位一体”的总体布 局，坚持人与自然和谐共生，建设中国特色社会主义生态文明，着力解决突出环境问题 [1] 。坚持全民共治、源头防治，持续实施大气污染防治行动，打赢蓝天保卫战。 近年来，我国北方部分省份已将冬季供热的“煤改电”工程提上了日程，“煤改电” 以电 代取燃煤，从根本上解决了密集居住群空气质量问题，减缓我国冬季因燃煤供热带来的大 气污染。热泵供热为代表的清洁供热是一种安全、洁净、舒适的供热方式，不仅完善了我 国北方居民的基础生活设施，还大大提高了居民的生活质量，有显著的节能以及大气污染 物和温室气体协同减排的效果，有效解决了因冬季供热而造成的环境问题，代表了现代社 会的冬季供热方式，有着广阔的发展前景[2] 。然而在我国北方地区的冬季，室外温度较 低，传统的空气源热泵使用过程中受蒸发温度的影响，效率低下，且容易出现结霜的问 题。 本文提出了多能互补供能系统能有效避免空气源热泵的弊端，在实现节能减排的基础 上还能够在冬季进行高效稳定地供暖，具有广阔的应用前景。 2 多能互补供能系统 多能互补供能系统在冬季能够利用水凝结成冰释放的凝固潜热作为热泵的低温热源为 室内供暖，同时，也可利用冬季白天室外空气或利用太阳能PV/T 板的采集的热水进行融 冰储能。该系统不仅克服了空气源热泵低温、高湿环境下供暖结霜及效率低下的问题，同 时在运行过程中能够达到较高的COP，使热泵机组更加节能高效。此外，本系统夏季还可 进行蓄冰供冷，夏季夜晚热泵机组利用低谷电制冰将冷量储存于蓄冰水箱中，白天通过循 环水泵从相变蓄冰水箱中提取冷量为室内供冷，可达到经济、高效的目的。 2.1 系统组成及工作原理 多能互补供能系统，在同样能够提供稳定低温热源的前提下，简化了水源热泵系统， __________________________________________ ☆ 通讯作者：全贞花，女，1972 年11 月生，北京工业大学副教授，通讯地址：北京市朝阳区平乐园100 号北京工业 大学，邮编：100124，联系电话邮箱：quanzh@126.com 其主要组成部分包括：气液换热器、内置蓄冰水槽的蓄冰水箱、太阳能蓄热水箱、一台绿 特水源热泵机组、基于微热管阵列的PV/T 板[3] 、室内风机盘管以及水泵、膨胀管、流量 计等辅助设备，控制与测试系统包括DDC 自控柜和测试部件等。 气液换热器采用翅片式换热器，可实现空气与载冷剂之间的热量交换；蓄冰水箱的作 用是蓄冷工质 （水）的凝固潜热，为水源热泵提供稳定的低温热源；太阳能蓄热水箱储存 通过太阳能背板的循环水，为蓄冰水箱融冰蓄能提供热源；水源热泵为室内提供热量；太 阳能PV/T 板在发电的同时所产生的热量通过微热管换热器传递给水，再循环水泵储存于 太阳能蓄热水箱中；风机盘管通过与热泵机组冷凝器连接，将热泵提供的热量间接供给室 内。系统原理图如图1 所示。 图1 多能互补供能系统原理图 多能互补供能系统可进行多种蓄能、供暖、供冷工况，该系统的运行模式及控制策略 见表1，本文将对该系统蓄冰水箱供暖和空气源融冰蓄能工况进行介绍。 表1 多能互补供能系统运行模式 运行季节 工况 运行模式 机组启停 阀门开启 三通阀 运行水泵 1、2 、9、10、11、 1 间接空气源供暖 开 ac 1、2 、3 12、15、17