采集凝固熱熱泵系統(tǒng)的形式與工況分析.pdf

1、面對(duì)日益嚴(yán)峻的能源與環(huán)境問題，世界各國(guó)正積極推進(jìn)各類熱泵技術(shù)的應(yīng)用與發(fā)展。江河、湖泊等地表水和城市污水是兩類數(shù)量巨大、極引人注目的水源熱泵冷熱源。然而，在接觸這些水源過程中，經(jīng)常遇到地表水冬季水溫過低或者建筑物附近污水干渠水量不足等狀況，本文根據(jù)推廣熱泵技術(shù)、深入挖掘環(huán)境低位能源與實(shí)現(xiàn)節(jié)能減排的實(shí)際需要，提出了采集環(huán)境水的凝固熱為建筑物供熱的采集凝固熱熱泵系統(tǒng)，對(duì)這一新思路與新系統(tǒng)的研究兼有理論和實(shí)用價(jià)值。
　　采集凝固熱熱泵系統(tǒng)

2、的關(guān)鍵設(shè)備是凝固換熱器。本文開發(fā)了兩種螺旋刮削式凝固換熱器，即螺旋絞龍型與螺旋鋼刷型凝固換熱器，闡述了凝固換熱器的除冰原理與系統(tǒng)的安全排冰的參數(shù)條件。進(jìn)行了紊流條件下的地表水和層流條件下的城市污水在凝固換熱器中發(fā)生全管長(zhǎng)凝固時(shí)的換熱理論分析研究并模擬得出了相應(yīng)擬合公式。通過搭建實(shí)驗(yàn)臺(tái)、制造螺旋鋼刷型凝固換熱器試件，并對(duì)該試件進(jìn)行實(shí)驗(yàn)研究，驗(yàn)證了凝固換熱裝置的有效性與凝固換熱理論計(jì)算的準(zhǔn)確性。
　　地表水源采集凝固熱熱泵系統(tǒng)的重要參

3、數(shù)是地表水的水溫。論文通過對(duì)水溫經(jīng)驗(yàn)公式作氣象參數(shù)敏感性分析，建立了江河類和湖泊類兩類地表水的夏季簡(jiǎn)化水溫模型。根據(jù)冬季水溫變化趨勢(shì)，結(jié)合實(shí)測(cè)手段提出了供熱期分時(shí)段地表水溫模型。根據(jù)定性分析，采用供冷設(shè)計(jì)日水溫逐時(shí)預(yù)測(cè)方法對(duì)湖泊水冷熱源取、排水口位置進(jìn)行了設(shè)計(jì)與預(yù)測(cè)。
　　采集凝固熱熱泵系統(tǒng)的形式是系統(tǒng)安全供熱與高效運(yùn)行的前提。根據(jù)不同水源種類、水源特點(diǎn)的差異，本文提出了三種采集凝固熱熱泵系統(tǒng)：清潔地表水源采集凝固熱熱泵系統(tǒng)，非清

4、潔地表水源采集凝固熱熱泵系統(tǒng)以及城市污水源采集凝固熱熱泵系統(tǒng)。文中建立了各系統(tǒng)的設(shè)計(jì)優(yōu)化方法，預(yù)測(cè)了系統(tǒng)的全年運(yùn)行特性，綜合考察了系統(tǒng)的經(jīng)濟(jì)、節(jié)能、環(huán)保性能。算例表明：各類系統(tǒng)節(jié)能與環(huán)保優(yōu)勢(shì)突出；清潔地表水源采集凝固熱熱泵系統(tǒng)經(jīng)濟(jì)優(yōu)勢(shì)良好，系統(tǒng)初投資合理；非清潔地表水源采集凝固熱熱泵系統(tǒng)有一定優(yōu)勢(shì)，但系統(tǒng)初投資偏高；城市污水源采集凝固熱熱泵系統(tǒng)具有明顯優(yōu)勢(shì)，系統(tǒng)初投資稍高。
　　總之，雖然采集凝固熱時(shí)熱泵機(jī)組的制熱性能系數(shù) COP

5、h值較低，但供熱期機(jī)組大部分時(shí)間處在部分負(fù)荷下運(yùn)行，且在寒冷地區(qū)多數(shù)采用采集凝固熱熱泵系統(tǒng)的場(chǎng)合，地表水冬季水溫雖低，但水量通常充足，而城市污水水量雖少，但水溫較高。由算例的優(yōu)化設(shè)計(jì)與供熱運(yùn)行工況分析可知，供熱期熱泵機(jī)組 COPh平均值仍能達(dá)到3.5～4.0；經(jīng)濟(jì)效益方面，與熱網(wǎng)+冷水機(jī)組系統(tǒng)比較，初投資為后者的115～150％，運(yùn)行費(fèi)為后者的60～80%?？紤]到節(jié)能減排可帶來巨大的社會(huì)效益與各地區(qū)不同的財(cái)政補(bǔ)貼，因而該系統(tǒng)值得大力推廣