蓄热范文10篇

摘要：针对浅埋地下工程，分析在考虑土壤蓄热作用下的室内热环境变化，在应用CFD软件的基础上建立围护结构及室内空气的耦合传热模型。并将模拟所得结果进一步用来训练预测空调最佳启停时间的人工神经网络模型。此模型可用于预测出各种复杂的非线性条件下最佳启停时间，以降低能耗，节约能源。

关键词：土壤蓄热间歇空调最佳启停时间MATLAB

1引言

大多数地面建筑的空调系统，如商场、写字楼、餐厅等均属间歇运行方式。在许多平战结合的人防工程甚至指挥所同样也存在间歇运行系统。非工作时间空调系统停机后，由于室内外温差及围护结构散热导致室温偏离设定值，在下一段运行前需要提前启动空调系统进行预冷（热），使房间在使用时处于要求的温度范围内。预冷过早会造成能量浪费；预冷过晚又达不到控制所要求的指标。同时空调的制冷机组停机后，其冷却系统中仍有一部分剩余冷量，可以继续利用送风机组将这部分冷量送入房间，从而达到节能目的，如图1所示。从图1中还可以明显看出间歇空调系统运行时间相对房间使用时间存在一定的偏移量。因此需要对这一启停时间进行预测，并保证用最少的能量在使用时间内达到所要求的参数范围。然而，空调系统的预冷（热）启动时间以及提前停机时间是一多输入单输出的带有大滞后环节的非线性对象。其中最佳启动时间取决于启动前室内温度，室外气象条件，建筑结构的热物性及内热源和空调送冷（热）量等；最佳提前停机时间也受空调设备容量及温差，内部照明、办公设备及人员散热等、停机前室内外温度等诸因素影响，因此系统的建模工作相当复杂。

同时应该看到间歇空调如果没有足够的预热（冷）时间，空调中的蓄热负荷是不容忽视的。【1】尤其对各种地下建筑而言，土壤的蓄热作用对启动和停机时间的影响尤为重要。不同热惰性的土壤对室内外温度波及热流波存在不同的延迟和衰减作用。本文主要针对典型地区的浅埋平战结合的人防工程，分别对考虑土壤蓄热作用下的围护结构及室内空气建立热平衡方程，并通过软件模拟出室内温度随时间的变化情况；并在此基础上用MATLAB中的人工神经网络工具箱对启动和停止时间进行智能控制。

2研究方法

摘要目前国内进行深井回灌式水源热泵工程的井群设计和施工过程中，系统方案的可行性判据基本取决于单井出水量是否满足要求，以及能否实现良好的人工回灌。然而良好的设计还需要考虑井群当地地下含水层的水热运行与水文地质条件、环境气象因素和工程措施之间的关系。笔者通过比较目前流行的含水层流动传热模拟程序，选择利用了美国地质调查局编写的HST3D程序，对一典型双井承压含水层的温度场和流场进行了全年运行模拟，对该程序应用于此类问题的功能性和适用性作出评价，指出其需要完善之处。

关键词深井回灌水源热泵含水层水热运动热贯通建筑容积率HST3D

1问题的提出

深井回灌式水源热泵技术作为一种有益于环境保护和可持续发展的冷热源形式，在国内外空调工程界已经得到了越来越多的应用[1][2]，文献[3]给出了其基本原理与相关技术经济分析。这一系统方式利用温度全年相对恒定的地下水作为水源热泵的水源，通过建造抽水及回灌井群，实现夏季抽冷水、灌热水，冬季抽热水、灌冷水的这一全年角色轮换的运行过程，地下含水层内部的热量或冷量被提取、蓄存和转移。井群是深井回灌式水源热泵系统的一个关键组成部分，其正常运行与否决定了应用水源热泵系统工程的成败，井群的设计布局应当是慎之又慎的关键环节。目前国内进行此类工程的井群设计和施工过程中，系统方案的可行性判据基本取决于单井出水量是否满足要求，以及能否实现良好的人工回灌。然而在进行该类工程井群部分的可行性分析和设计中，还需要考虑以下几方面的问题：

（1）当地含水层中的能量蓄存、转移过程。

应用深井回灌方式，需要在设计阶段知道当地含水层的能量提供能力有多大，也就是系统可负担的建筑容积率极限是多

摘要：相变蓄热材料是一种全新形式的化学材料，在一定温度时借助放出与吸收能量来进行相变化，完成热量释放与储存。该种材料对比一般蓄热材料来说有着明显的优势，基于此，很多建筑行业管理人员选择将该种材料合理应用在节能建筑领域，以降低建筑的使用成本与维护成本，并满足国家的环保要求。就相变蓄热材料概述、相变蓄热材料在节能建筑领域的应用与研究进展进行了论述与分析。

关键词：相变蓄热材料；节能建筑领域；应用；研究进展

实现相变蓄热材料在节能建筑领域的应用，并探究其研究进展，一定程度上提升了建筑本身的节能效果，除了发挥其本身蓄能量大的优势之外，还可利用其结晶温度与融化温度接近的特点，使其广泛应用在冷却、加热方面。且要求建筑企业相关技术人员在应用其进程中对其应用效果进行监察与总结，以此来优化其应用方式，实现更高程度的节能效果。

1相变蓄热材料概述

相变蓄热材料（以下简称PCMs）是一种可进行热能储存的全新形式的化学材料，在指定温度下放出或者吸收热量进行物相变化来进行热量的释放与储存。按照化学成分差异化，一般选择将相变蓄热材料分为复合类、有机类相变材料，对比一般蓄热材料来说，其有着热稳定性好、存储密度高、热容大的优势。相变蓄热材料的研发以及应用，自纯溶液起，至二元溶液→三元溶液→复合PCMs，我国当前研究的相变蓄热材料主要集中在Na2SO4·10H2O领域，部分研究人员在针对基站机房房温问题，选择以Na2SO4·10H2O为基础制作相变蓄热材料，对导热系数、储热密度、相变温度等实施优质改良，合理控制了机房温度[1]。而按照相变温度来进行划分，主要包括低温、中温、高温相变蓄热材料，在应用到节能建筑领域时，一般以中温与低温相变蓄热材料为主，常见的相变蓄热材料包括脂肪酸、石蜡、熔融盐等，其储热方式包括热化学储热、潜热蓄热、显热蓄热。显热蓄热又称相变蓄热，是特定材料在固-液-气之间互相转换，散发或者吸取热能。水自液态→固态，其相变焓值达到335J/kg。经过系统的实践证明，水处于固液态相变时释放/吸收等焓值大概等同于1kg液态水自0℃升温至80℃所需的能量，因此能够得知，相变蓄热材料不但能够大量蓄能，而且能够有效调节室内居住舒适度[2]。

2相变蓄热材料在节能建筑领域的应用

提要

本文介绍了在一个工业余热回收系统中应用自然分层热贮存装置的经验。运行结果表明，作者开发设计的这种自然分层蓄热装置介质混掺程度小，蓄热效率高，结构简单，造价低廉。

关键词：蓄热自然分层余热回收应用

Abstract

Thisarticleintroducesanaturalstratifiedheatstoragetankanditsuseinindustrialwasteheatrecovery.Theresultsofoperationshowthatthedevice,developedanddesignedbytheanthor,isofnarrowextentofmixfure,higherheatstorageefficiency,simplestructureanlowcapitalcost.

Keywordsheatstoragenaturalstratificationheatrecoveryapplication

摘要：随着环保要求的提高和电力峰谷差的拉大，燃煤锅炉采暖受到严格限制，而其他采暖形式，如燃气采暖、电动采暖和蓄热的应用，开始受到关注。本文对热电联产、燃气锅炉、电炉、电动热泵以及蓄热的应用前景做初步的分析与探讨。

关键词：采暖蓄热应用

一、引言

近年来，我国大气污染日益严重，人们要求保护环境、净化天空的呼声日益增高，而北方冬季城市空气污染的重要来源是采暖燃煤锅炉所排放的粉尘和有害气体。与此同时，许多地区电力出现了相对过剩、电力峰谷差不断拉大的现象。例如，东北电网系统的最大峰谷差已是最大负荷的37%，而华北电网已达峰负荷的40%[1]。为解决电力系统的这种供需矛盾，电力系统用户侧和发电侧均采取了一定措施。在发电方面，一大批初投资巨大的抽水蓄能电站、运行费昂贵的燃油燃气尖峰电站相继建成并投入调峰运行，甚至一些高参数的大型火电厂也以被迫降低发电效率为代价而参与电力调峰。同时，电力系统也加强了用户侧管理。例如，采取分时电价，鼓励用户在电力低谷时多用电，在电力高峰时少用电。

因此，在环保要求高的城市采暖供热中，燃煤锅炉房或燃煤炉灶将严格限制使用，取而代之的几种可能的采暖形式主要有集中供热的电锅炉、大型电动热泵和燃气锅炉房以及分散在用户房间内的家用燃气炉、电暖器等（见图1）。同时，为减小电力网发电的峰谷差，也可考虑在供热系统中设置蓄热装置，使得在满足采暖要求的同时，对电力负荷起到削峰填谷的作用。为此，本文将对上述采暖系统形式的应用作初步的分析与探讨。

二、采暖供热系统能耗和经济性

摘要：主动式太阳房的供暖系统是由太阳能集热器、热水槽、泵、散热器、控制器和贮热器等组成的供暖系统。它可以根据需要进行自动调节，可以提供舒适的室内环境，因此在我国东北地区主动式太阳房的推广与应用具有广阔的前景。本文在技术上分析太阳能集热器、季节性蓄热问题,主要研究建立了利用太阳能采暖的完整系统，并对系统一些设备的数据进行了简单的计算，通过计算，检验了该系统的可靠性其结果证明东北地区利用太阳能是完全可行的；通过本太阳能供暖系统可以对其性能进行分析，并可预测其长期节能效果，还可通过该系统进行实物设计，为东北地区今后在建筑中推广利用太阳能供暖工作提供理论依据。

关键词：太阳能供暖集热器辅助热源

0引言

随着我国经济的高速发展和人口的有计划增长，能源需求量日益增加，太阳能这种可再生清洁能源的开发有着重要的意义。虽然人类在建筑中利用太阳能方面已积累了不少经验，但有目的地研究太阳能建筑还是最近几十年来的事。1939年美国麻省理工学院建成了世界上第一座用来采暖的太阳能建筑，到七十年代世界性能源危机后，太阳能建筑的发展速度大大加快，目前世界上大约有几十万座太阳能建筑。

太阳能建筑是指利用太阳能替代部分常规能源使室内达到一定温度的一种建筑。早期的太阳能建筑物是利用太阳热能与光能的自然传递使居室温暖明亮，通常称为“被动式太阳能建筑”。而后随着科学技术的发展和人们对居住环境要求的提高，逐渐从被动式太阳能建筑发展成“主动式太阳能建筑”。主动式太阳能建筑是由太阳能集热器、热水槽、泵、散热器、控制器和贮热器等组成的供暖系统。它与被动式太阳能建筑一样，围护结构应具有良好的保暖隔热性能。

1东北地区利用太阳能供暖的可行性

本文作者：段林李昌锋单位：兰州交通大学

0引言

太阳能作为取之不尽用之不竭的可再生能源，随着科学技术的进步，近年来受到了全社会的高度重视，已经开始被广泛的应用于发电、取暖、供水等诸多领域。在我国大部分国土面积属于供暖地区，建筑采暖是保证生存的基本条件；另外，我国太阳能资源最为丰富的地区大多是气候寒冷、常规能源比较缺乏的偏远地区，这些地区既有实际的采暖需求，又有充足的太阳能资源，是应用太阳能供热采暖条件最为优越的地区。因此，太阳能供热采暖将是继太阳能热水之后，最具发展潜力的太阳能热利用技术，有着广阔的应用前景。

1太阳能集热器系统的设计原则

a）应合理设计太阳能集热器在建筑上的安装位置。建筑设计应将所设置的太阳能集热器作为建筑的组成元素，与建筑有机结合，保持建筑统一和谐的外观，并与周围环境相协调；设置在建筑任何部位的太阳能集热器应能充分接受阳光；应与建筑锚固牢靠，保证安全；同时不得影响该建筑部位的承载、防护、保温、防水、排水等相应的建筑功能。建筑设计应为系统各部分的安全维护检修提供便利条件；b）太阳能集热器宜朝向正南或南偏东、偏西30°的朝向范围内设置；安装倾角可选择在当地纬度±10°的范围内；受实际条件限制时，可以超出范围，但应进行面积补偿，合理增加集热器面积，并进行经济效益分析[1]；c）受条件限制不能按推荐方位和倾角设置太阳能集热器时，按式(1)进行集热器面积补偿，计算增加的集热器面积。AB=AS/RS，(1)式中：AB为面积补偿后确定的集热器面积；AS为用式(3)和(5)计算得出的集热器面积；RS为近似等于与集热器安装方位角和倾角所对应的补偿面积比；d）放置在平屋面上的集热器在冬至日的日照时数应保证不少于4h，互不遮挡、有足够间距(包括安装维护的操作距离)，排列整齐有序；e）正午前后n小时照射到集热器表面上阳光不被遮挡的日照间距s由式(2)计算。S=Hcothocsγ0，(2)式中：S为日照间距（m）；H为前方障碍物的高度，m；h为计算时刻的太阳高度角；γ0为计算时刻太阳光线在水平面上的投影线与集热器表面法线在水平面上的投影线之间的夹角；f）宜将集热器在向阳坡屋面上顺坡架空设置或顺坡镶嵌设置。建筑坡屋面的坡度宜等于集热器接受阳光的最佳角度，即当地纬度±10°；g）低纬度地区设置在墙面、阳台栏板、女儿墙上的太阳能集热器应有一定的倾角，使集热器更有效地接受太阳照射；h）集热器连接成集热器组宜采用并联方式；采用串联连接时，串联的集热器个数不宜超过3个。集热器组之间宜采用并联方式连接，各集热器组包含的集热器数量应该相同，每组集热器的数量不宜超过10个；i）太阳能集热器类型及面积的确定。(a)太阳能集热器的类型应与使用当地的太阳能资源、气候条件相适应，在保证太阳能供暖系统全年安全、稳定运行的前提下，选择性能价格比最优的集热器；(b)直接系统集热器总面积用式(3)计算：式中：AC为直接系统集热器总面积，m2；Q为建筑物的耗热量指标，W/m2；A0为建筑面积，按各层外墙外包线围成面积的总和计算，m2；JT为当地集热器采光面上的采暖期平均日太阳辐照量kJ/m2•日；f为太阳能保证率，%，按表1选取；ηcd为基于总面积的集热器集热效率，%，由测试所得的效率曲线方程，根据归一化温差计算得出；ηL为管路及贮热装置热损失率，%。Q按式(4)计算：Q=QHT+QIHF+QIH，(4)式中：Q为建筑物的耗热量指标，W/m2；QHT为单位建筑面积通过围护结构的传热耗热量，W/m2；QIHF为单位建筑面积的空气渗透耗热量，W/m2；QIH为单位建筑面积的建筑物内部得热，住宅建筑取3.8W/m2。(c)间接系统太阳能集热器总面积AIN按式(5)计算：AIN=AC•（1+UL+ACUhx+Ahx），(5)式中：AIN为间接系统集热器总面积，m2；AC为直接系统集热器总面积，m2；UL为集热器总热损失系数，W/(m2•℃)，测试得出；Uhx为换热器传热系数，W/(m2•℃)；Ahx为间接系统换热器换热面积，m2；j）太阳能集热系统的设计流量确定。(a)太阳能集热系统的设计流量GS分别用式(6)和(7)计算：GS=3.6•g•AC，(6)GS=3.6•g•AIN，(7)式中：GS为太阳能集热系统的设计流量m3/h；g为太阳能集热器的单位面积流量L/(h•m2)；AC为直接式太阳能集热系统中的太阳能集热器总面积，m2；AIN为间接式太阳能集热系统中的太阳能集热器总面积，m2：（b）太阳能集热器的单位面积流量g与太阳能集热器的特性有关，宜根据太阳能集热器生产企业给出的数值确定。在没有企业提供相关技术参数的情况下，根据不同的系统，宜按表2中给出的范围取值。(c)宜采用自动控制变流量太阳能集热系统，设太阳辐照感应传感器(如光伏电池板等)，根据太阳辐照条件控制变频泵改变系统流量，实现优化运行。

2太阳能供暖系统的蓄热方式选取原则

1节能降耗设备选用

1.1热管换热器。热管自身具有等温性，且冷、热侧面积都能根据工艺要求作适当调整来完成远端传热，此外还能实现温度控制。因受材质等方面因素的影响，热管抗氧化性与耐高温性都有待提升，为进行弥补，通常会用到陶瓷换热器。就经济性而言，热管具有更高的性价比，能取得良好经济效益，并且稳定性与安全性也可达到标准。长期运行中，换热器会发生堵灰等现象，对此可采取预先调整受热面的方法来有效预防。如果生产会放出腐蚀性气体，则需调整管壁的温度，以减轻气体造成的腐蚀[1]。1.2蓄热器。蓄热器在工业锅炉应用较多，能存储多余热量，需要时自动放出，避免能源浪费。锅炉运行时，其气量难免波动，对气压造成影响，出现水位浮动，此时会严重阻碍操作，降低燃烧效率。对此，应采用蓄热器来使锅炉保持稳定，改善负荷条件，创造良好运行条件，提高燃烧效率。按照不同的类型，可将蓄热器分成以下两类：其一，定压式蓄热器；其二，变压式蓄热器。其中，前者应用时处于恒压状态，现阶段最常用的给水蓄热器即为典型代表之一。如果实际汽量低于蒸发量，则多余蒸汽将在水加热中回用，再将给水转变成饱和状态进行储存。随着汽量增加，蓄热器能把饱和状态的水输送至锅炉，以增加实际蒸发量。可见，这种蓄热器适合小型锅炉，因为大型锅炉有较高的温度，不利于蓄热。对蒸汽蓄热器而言，其压力和热量直接相关，如果热量变化，则压力必定改变。当蒸发量高于汽量时，蓄热器存储多余蒸汽并回用于水加热，此时蒸汽也液化在其中；当蒸发量低于汽量时，蓄热器将产生一定加压，使饱和水沸点降低，促使其沸腾，向锅炉持续提供高温蒸汽确保负荷不变。1.3热泵。热泵主要作用在于将低位热源导向高位热源，从自然界吸取热能，再通过电力做功转换成高品位的热能，最后供各级用户使用。热泵制冷系数在3~4，这说明它能将3~4倍自身所需能量转至高温。从原理上看，热泵如同能量提升设备，虽然在运行过程中需要消耗能量，但转换后产生的能量可达消耗能量很多倍，所以其效益十分明显。

2节能降耗技术应用

2.1催化技术。很多化学反应都通过添加催化剂来增强活性，尤其是规模化化学反应，对催化剂有很高的依赖度，具有重要作用。通过对催化剂的适量添加，能加快反应速率，降低反应需要达到的条件，使化学反应可以在温度和压强都较低的情况下正常完成，以此间接减少能耗。此外，添加催化剂后，还能使原料得以充分反应，减少浪费，提高资源利用率。2.2自动化控制。生产中借助自动化设备实现工艺控制，这样能在保证生产安全的基础上，提高生产效率。比如，在工艺控制引入PLC技术，能实现生产和控制的自动化。对于PLC技术，它是可编程逻辑控制器的英文缩写，其虽然是典型的储存器，但能进行编程，可以在顺序控制等的基础上，采用相应的输入与输出方法调节不同的生产过程。它依靠数据采集完成工艺控制，其中，数据采集实际上就是根据系统模数实现精度转换，并扫描数据周期，以文字或图表等形式表达数据，从而使工艺控制可视化。对顺序控制，即对功能组级实施独立性开闭控制，并能满足单项控制等其他要求。如果系统出现异常情况，则PLC能中断信号，关闭相应的应用程序，确保自动化控制处于安全状态。相比之下，自动化生产具有更高的精度，能防止由于人为失误造成的问题，实现预期的能耗控制目标。2.3动力损耗控制。生产时的动力损耗也会造成一定程度的浪费，应对此引起重视，根据损耗原因制定有效解决方案。目前，得到广泛认可的方法是引入变频调速装置来控制能耗。在制定具体控制方案时，应确保系统输入和输出保持平衡。相比之下，化工生产系统实际负荷率相对较低，通过对变频技术的合理应用，能减少机组工频运行时间，使电能得到充分利用。另外，在供热系统优化改良过程中，可运用组合装置保证冷热转化率；在以往的生产运行中，有很大一部分余热未得到利用而直接浪费，若能对这些余热进行回收利用，则能减少能源投入，避免浪费。实际工作中，可利用以上提到的蓄热器实现对余热的回收利用。2.4阻垢剂。设备运行一定时间后，其内部将产生锈蚀与结垢，如果未有效处理，则必然会影响传热，使换热效果明显下降。对此，应利用阻垢剂来清除锈迹与结垢，确保设备始终在最佳工况内运行。此外，这样不仅能保障设备换热效果，避免能源浪费，而且还有利于设备运行安全，防止因结垢过厚造成的安全事故。

3结束语

化工生产有很大的节能降耗空间，在化工工艺当中引入合理可行的节能降耗技术，不仅是行业发展趋势，还是各企业切实提高经济效益与社会效益的重要举措，在实际情况中，需要从设备和技术两方面入手。

1化工工艺当中常见的能源消耗来源

一般情况下化工生产均为流水线作业，并且整个生产流程无法可逆，在这种典型的机械化加工过程中显然会带来大量的能耗，同时这部分能耗也成为了化工生产成本当中的重要组成部分。正常情况下将化工生产能耗分为两大类，首先实际生产明显无法达到理论功的要求，这在很大程度上是受到了生产工艺本来的制约。另一方面在某些情况下由于生产期限所致，可能存在赶工或加速完成订单的情况，也就是说在实际生产过程中无法对推动力进行有效控制，或者说这部分能耗是客观存在的。其次是化工生产时由于人为操作不够规范或一些不合理的因素干扰使得工艺在原有基础上能耗更大，而对于这种能耗则可以通过改善工艺或改善管理进行调节，以此来降低损失。

2化工工艺当中节能设备分析

2.1热管换热器

热管换热器是化工工艺当中最为常见的节能设备，作为一种具备高导热性质的传热组件热管是基于在全封闭真空管壳内工质的蒸发与凝结来进行热量传递。由于上述特点使得热管具备了良好的等温性，并且冷热两侧的传热面积均可根据要求进行调节并能够实现远端传热，另外可对其进行温度控制。由于受到材质所限使得热管的耐高温性以及抗氧化能力均不够理想，为了弥补上述缺点可加入陶瓷换热器来进行完善。从经济角度来看热管的性价比较好，经济效益较高，安全性及稳定性都较为理想。在长期使用过程中热管换热器可能会出现堵灰问题，可预先对受热面积进行调节来预防此类情况出现。若生产过程中出现腐蚀性气体时，一般可对管壁温度进行调整，同时调节蒸发段与冷凝段接触面积来尽可能控制腐蚀情况。

2.2蓄热器

摘要：本文从热电厂、热力输送系统和制冷站以及冷负荷特性、蓄能装置等几方面，定性分析了对热电冷联供系统经济性的主要影响因素。

关键词：热电冷联供经济性影响因素

一．引言

近几年来，国内一些城市开始酝酿建设热电冷联供系统，即在原有热电联产系统基础上增设吸收式制冷机装置，利用供热汽轮机组的抽汽或背压排汽制冷，使得整个系统不但可以发电和供热，还可在夏季向用户提供空调用冷。由于热电冷联供系统规模和投资大，系统复杂，运行期间能源消耗多，因而对热电冷联供系统的经济性进行全面深入地分析和研究是非常必要的。本文从国家或一个地区的角度，分析和探讨影响热电冷系统经济性的主要技术因素。

二．影响热电冷联供系统经济性的技术因素分析

关于热电联产经济性的研究目前已很成熟，故本文仅讨论在热电联产基础上加入制冷系统后影响热电冷系统经济性的有关技术因素。以下就系统的几个组成部分，即热电厂、热力输送系统和制冷站，以及冷负荷特性、蓄能装置等几方面对各主要技术因素加以分析。