開式湖水源熱泵應(yīng)用中的溫排水熱擴散模擬與試驗研究.pdf

1、湖水源熱泵是地表水源熱泵中較為特殊的一類，作為一種重要的清潔可再生能源，得到了快速發(fā)展。與此同時，溫排水、冷排水進入自然水體給水休環(huán)境帶來了一定影響。湖泊、水庫等水體流動性弱，水環(huán)境的變化勢必給生態(tài)系統(tǒng)造成更大的危機。除此之外，湖體溫度直接影響到熱泵取排水系統(tǒng)運行效率，取水溫度上升勢必會造成湖水源熱泵系統(tǒng)綜合能效比下降，供冷能力降低，運行成本增加。因此，為了保持資源利用的可持續(xù)性和高效性，應(yīng)對湖水源熱泵系統(tǒng)溫排水?dāng)U散問題進行細致的研究。

2、準確模擬排水工況下湖體溫度場，成為系統(tǒng)設(shè)計的重中之重。
　　本文建立了針對南京某湖水源熱泵工程的溫排水熱擴散三維數(shù)學(xué)模型。根據(jù)南京地區(qū)氣象資料及湖體水溫變化資料，運用C++軟件編寫了水面綜合散熱系數(shù)及水面熱通量計算程序，并計算得制冷期及供暖期水面綜合散熱系數(shù)平均值Ks和水面熱通量平均值φn。通過分析比較計算結(jié)果得到適宜于本工程的水面邊界條件，降低了三維數(shù)學(xué)模型的計算量，也保證了模擬計算結(jié)果的準確度。
　　本文計算分析了項目湖

3、水源系統(tǒng)供冷、制熱運行時湖體的熱、冷負荷，提出了取排水系統(tǒng)優(yōu)化設(shè)置方案。利用三維數(shù)學(xué)模型對系統(tǒng)溫排水熱擴散情況進行了數(shù)值模擬，得到了湖體溫度場。模擬結(jié)果驗證了本項目應(yīng)用湖水源熱泵的可行性，并給出了合理選擇取排水方式的建議。
　　本文重點針對工程項目湖體深度不均的特點，研究排水口位置對溫排水熱擴散效應(yīng)的影響，模擬計算結(jié)果可以看出，排水口位置對水平方向溫排水熱擴散影響很大，對垂直方向溫擴散影響較小，在一定深度范圍內(nèi)，垂向超溫范圍是基本

4、沒有變化的。因此，一定范圍內(nèi)，排水口應(yīng)盡量設(shè)置于湖體深度較大處，可以較大程度上降低熱泵系統(tǒng)尾水造成的湖水溫升及水質(zhì)變化，同時為熱泵系統(tǒng)運行提供更好的環(huán)境。
　　計算結(jié)果顯示湖體高溫區(qū)集中于排水口附近小區(qū)域，在排水口附近采取噴水措施，或者跌水措施，可以有效增加擾動及散熱面積，從而降低熱泵系統(tǒng)尾水造成的湖體溫升及水質(zhì)變化。
　　本文搭建了制冷運行工況下湖水源熱泵系統(tǒng)試驗臺，包括加熱控溫系統(tǒng)、溫度數(shù)據(jù)采集系統(tǒng)、水槽溫排水換熱系統(tǒng)、