网络地热还提供了比许多单独的无连接热泵系统的好处。GSHP(地面源热泵)比ASHP(空气源热泵)更有效,尤其是在通过共享环连接时。在冬季,地面比空气有更多可供提取的热量,在夏天,将热量放入55度地面比90度空气更有效。GSHP通常比安装ASHP的成本高,但是共享循环可以降低由于规模经济而导致的安装成本。热网络的运行效率将导致节省成本。连接的热泵系统挖掘成共享的热环将转化为较低的需求峰,这转化为在电力上的支出较少,而在电分布基础设施上的支出较少。GSHP系统的另一个好处是设备在室内,从而减少了天气的磨损和更容易的维护。
表 1-1. 研究目标、研究问题和方法 ...................................................................................................... 2 表 2-1. 每种数据收集模式的采样方法 .............................................................................................. 9 表 2-2. 样本目标和已完成的数据收集 ............................................................................................ 11 表 2-3. 数据收集摘要 ...................................................................................................................... 13 表 2-4. 量化 BEFLH 的核心 M&V 方法 ............................................................................................. 18 表 3-1. 2019-20 年研究期间的 ccASHP 安装活动 ............................................................................. 21 表 3-2. ccASHP 节省变量和来源的摘要 ............................................................................................. 22 表 3-3. 场所级 ccASHP 加热分析损耗 ............................................................................................. 27 表 3-4. ccASHP 场所级分析方法选择 ............................................................................................. 28 表 3-5. 场所级和 M&V 分析方法之间的加热 EFLH 比较 ................................................................................. 29 TRM 预测和基于 M&V 的 ccASHP 供热负荷系数比较 .............................................................. 29 表 3-7. 按系统类型划分的基于 M&V 的 ccASHP 供热负荷系数 ............................................................................. 30 表 3-8. 按负荷分类划分的基于 M&V 的 ccASHP 供热负荷系数 ............................................................................. 30 表 3-9. 场所级和 M&V 分析方法之间的制冷 EFLH 比较 ............................................................. 31 表 3-10. 包括 NYSERDA 研究结果在内的平均额定和有效 ccASHP 效率比较 ............................................................................................................. 33 表 3-11. 实现的 MMBtu 节约与 ccASHP 不同事前估计的比较 ............................................................................................................................. 34 表 4-1. 2019-20 研究期间的 GSHP 安装活动 ............................................................................................. 42 表 4-2. GSHP 节约变量和来源的总结 ...................................................................................................... 43 表 4-3. 加权平均额定和有效 GSHP 效率的比较 .............................................................................. 47 表 4-4. 实现的 MMBtu 节约与 GSHP 不同事前估计的比较 .................................................................. 48 表 4-5. 其他 GSHP 研究结果与 TRM 假设 ............................................................................................. 49 表 5-1. 2019-20 年研究期间的 HPWH 安装活动 ............................................................................. 53 表 5-2. HPWH 节约变量和来源的总结 ............................................................................................. 54
随着对可持续能源技术的需求不断增长,太阳能光伏 (PV) 和热泵越来越多地应用于建筑物。混合光伏热 (PVT) 集热器已研究了几十年,但尚未在市场上取得成功。本研究将 PVT 和地源热泵 (GSHP) 串联起来用于多户住宅,并将其技术和经济性能与 GSHP 和 PV+GSHP 系统进行比较。TRNSYS 中的完整系统模型用于太阳能热泵系统,气候和经济边界条件来自瑞典市场。结果表明,减少钻孔长度和/或间距而不损失或仅损失有限的效率是添加 PVT 的最大好处,然而,发现带有 PV 的全尺寸钻孔场是成本最低的设计方案。在效率低下且辅助锅炉使用率高的系统中,添加 PVT 可能是成本最低的选择,但当空间不受限制时,它并不比 PV+GSHP 更可取。由于许多多户住宅由于缺乏钻孔空间而无法安装 GSHP,因此给定热泵效率的钻孔场面积减少是显而易见的。PVT+GSHP 系统可以为以前不在热泵市场范围内的建筑提供一种新的低碳供暖替代方案。
钻孔热交换器(BHE)可显着提高地面源热泵(GSHP)系统中的热交换效率。准确预测BHE的出口流体温度对于优化GSHP性能,存储和资源保护至关重要。传统的机器学习方法通过手动特征提取和复杂的非线性关系面临挑战。为了克服这些,这项研究引入了长期出口流体温度预测的混合卷积神经网络(CNN)和复发性神经网络(RNN)模型。该模型使用CNN进行时间特征提取和RNN进行顺序模式学习。对LSTM,CNN和Simpleernn模型进行了评估,提出的模型实现了卓越的性能,RMSE为0.818,MAE为0.642,AARE为0.0305,R²为98.75%,证明了BHE系统效率和可持续性的显着进步。
摘要 地源热泵 (GSHP) 已被证明是减少建筑供暖和制冷碳排放的有效方法,但由于峰值需求的增加,这些系统的大规模运行给场地和电网带来了挑战。在本研究中,我们研究了如何使用分层水存储形式的热能存储 (TES) 来降低与 GSHP 系统相关的峰值日需求,从而提高其成本效益。将该系统与热电联产 (CHP) 电厂进行了比较,以研究电气化对从高效化石燃料设备过渡的大型能源用户的潜在成本和排放影响。本研究以先前的研究为基础,使用了一个很大的校园区域,并研究了电气化系统与最先进的化石燃料系统的各种影响。热泵和埋管热交换器 (BHE) 以及 TES 使用一种成熟的 TRNSYS 建模方法。带 TES 的 GSHP 系统按照行业标准建模,其规模能够实现资本和运营成本之间的最佳平衡。研究了独特的大型能源用户费率结构以及更常见的通用费率结构的成本。结果表明,在 GSHP 系统中添加 TES 可以降低 4.5% 的运营成本,但与基准 CHP 系统相比,成本仍会增加 5.64%。但是,研究还表明,将热泵策略性地集成到 CHP 系统中是最具成本效益的解决方案,仅使运营成本增加 4.71%。同样,研究还强调了不同费率结构的影响,在通用公用事业费率下,TES 仅可节省 0.75% 的成本。此外,研究还表明,热存储具有很大的需求减少潜力,添加存储会导致年峰值需求 kW 减少 7-22%,具体取决于费率结构。关键词:热泵、TRNSYS、能源系统建模、电气化、脱碳、热能存储、峰值需求亮点
空调和热泵 – 成套终端 ................................................................................................................................ 648 空调和热泵 – 单元式和应用式 .......................................................................................................................... 655 锅炉、熔炉和单元加热器 ................................................................................................................................ 664 锅炉和熔炉 – 组合式(“Combi”)锅炉和熔炉 ............................................................................................. 668 锅炉省煤器 ...................................................................................................................................................... 676 冷水机组 – 空气和水冷 ...................................................................................................................................... 680 冷水机组 – 冷却塔 ............................................................................................................................................. 684 管道密封和绝缘 ............................................................................................................................................. 687 省煤器 – 双焓空气侧 ................................................................................................................................ 693 电子换向 (EC) 电机 – HVAC 鼓风机 .......................................................................................................... 696 电子换向 (EC) 电机 – 水力循环泵........................................................... 701 能量和热回收通风机 ................................................................................................................................ 710 热泵 – 空气源 (ccASHP) .............................................................................................................................. 721 热泵 – 水对空气地源 (GSHP) ...................................................................................................................... 738 热泵 – 中央泵系统中的水对空气地源 (GSHP) ............................................................................. 754 大风量低速 (HVLS) 风扇 ............................................................................................................................. 778
地热来源,包括GSHP,深度地热直接使用和矿山地热方案,在2021年仅使用英国估计可访问的地热热量的一小部分。9本节涵盖了英国地热能的不同方面,包括其法律地位,当前的政府支持以及地热应用和发展的例子。法规
在这项研究中,根据英国市场进行了基于多个供应链情景的不同热泵技术的比较生命周期评估。除了传统的热泵 - 空气源热泵(ASHP),地面源热泵(GSHP)和水源热泵(WSHP) - 从环境方面研究了一种新型的氢气源热泵(HSHP)。基于英国领先的热泵组件供应商的所有技术已经开发了不同的供应链方案。结果表明,热泵的制造和运行是环境影响的主要原因。在所研究的四种技术中,ASHP在大多数类别中都具有最高的负面环境影响。HSHP的碳排放率明显较低。但是,在某些影响类别中,HSHP表现出更大的后果,尤其是有关土地使用和与土地相关的污染的影响。关于CO 2排放,预计ASHP将实现最大的减少,预计到2030年,2040年和2050年的预期减少了23%,60%和97%。GSHP,WSHP和HSHP还预计到2050年的CO 2降低94%,95%和59%,与英国的Net-Zero目标保持一致。
GSHP通常被外部热交换系统的类型细分。这包括接地耦合的热泵(GCHP),它们是钻孔或沟槽中的闭环管道系统,地下水热泵(GWHP),它们是带有水井和地表水热泵(SWHP)的开环管系统,它们是封闭式管道管道或开放式式式式旋风或开放式式旋转式或开放式旋风或热量的弹跳弹跳弹跳。
Nomenclature Abbreviations BHE borehole heat exchanger CLSM controlled low-strength material EAHE earth-air heat exchanger GE geothermal energy GHE ground heat exchanger GPP geothermal power plant GSHP ground source heat pump HVAC heating, ventilating, and air conditioning MPCM microencapsulated phase change material PCM phase change material RES renewable energy source TES thermal energy storage TRT热响应测试