城市地下空間熱能綜合利用系統(tǒng)研究.pdf

1、開發(fā)利用地下空間是醫(yī)治―城市綜合癥‖和解決城市人口、資源、環(huán)境三大難題的有效途徑，同時也是踐行科學發(fā)展觀和建設(shè)兩型社會的重要方面。通風空調(diào)系統(tǒng)作為營造保障地下空間人工環(huán)境、進而實現(xiàn)其可持續(xù)發(fā)展的一個主要手段，應(yīng)在保證室內(nèi)空氣品質(zhì)的前提下盡可能地實現(xiàn)節(jié)能環(huán)保。針對常規(guī)系統(tǒng)在資（能）源和環(huán)境兩大方面存在的問題，本文遵循能和熱的梯級合理利用原則，提出了統(tǒng)籌考慮多種用熱、以熱泵為主要設(shè)備的熱能綜合利用系統(tǒng)新理念。而且，還統(tǒng)籌考慮城市地下空間密集

2、區(qū)域內(nèi)的各類建筑，進一步得到了一種以水環(huán)路為主要特點的系統(tǒng)應(yīng)用形式，實現(xiàn)了熱能在空間上的轉(zhuǎn)移和回用。此外，還提出了一種置于排風井內(nèi)的水-空氣-制冷劑三流體復(fù)合換熱器，以之作為系統(tǒng)排熱和補熱設(shè)備。
　　依此理念，對熱能綜合利用系統(tǒng)所涉及的通風空調(diào)系統(tǒng)、衛(wèi)生熱水系統(tǒng)、復(fù)合換熱器及空氣源熱泵機組和系統(tǒng)整體進行了數(shù)學建模，以研究系統(tǒng)水環(huán)路及與之相連的主要設(shè)備的熱力特性。其中，空調(diào)機組空氣處理過程主要基于ε-NTU法；冷水機組制冷過程按照壓

3、縮機理論循環(huán)耗功計算和基于測試數(shù)據(jù)的熱損失擬合兩部分疊加考慮；衛(wèi)生熱水蓄熱水箱基于考慮了熱水分層效應(yīng)的多節(jié)點模型；復(fù)合換熱器中的空氣直接冷卻仍采用ε-NTU法，間接蒸發(fā)冷卻則基于各傳熱階段的熱平衡；對于熱能綜合利用系統(tǒng)整體，對其立體環(huán)網(wǎng)的各個管段采用質(zhì)點法，重點考慮其熱量平衡和質(zhì)量平衡。
　　運用所得數(shù)學模型，將一個基于現(xiàn)實區(qū)域的系統(tǒng)應(yīng)用案例分別置于哈爾濱、北京、西安、上海、重慶和廣州的典型年氣候條件下進行了基于逐時熱平衡的準動態(tài)

4、模擬。通過從終端效果、熱能需求、熱源消耗、水環(huán)路性能和主要設(shè)備運行等方面對模擬結(jié)果的不同季節(jié)典型日逐時值、各自然月度平均值和年度統(tǒng)計值進行考察，認為系統(tǒng)能夠在不同地區(qū)不同氣候條件下實現(xiàn)正常運轉(zhuǎn)，但其電耗整體呈現(xiàn)出南方高于北方、夏季高于冬季的總趨勢；同時，也發(fā)現(xiàn)復(fù)合換熱器雖能完成排熱任務(wù)，但其水側(cè)進出口溫差小，致使系統(tǒng)水環(huán)路水溫震蕩、水泵功耗過高，工作效能還有待改善。
　　為評價前述案例模擬所得運行數(shù)據(jù)，建立了包括效能評價和節(jié)能評價

5、兩大方面的熱能綜合利用系統(tǒng)能量性能評價指標體系。在效能評價方面，從系統(tǒng)整體的能量總輸出/輸入比、室內(nèi)余熱的有效利用量與總發(fā)生量之比、有效回收熱量與熱回收設(shè)備電耗之比、水環(huán)路承載熱量與水泵電耗之比等角度分別提出了綜合能效比、熱能綜合利用率、熱回收效能、水環(huán)路效能等指標，還結(jié)合了通風空調(diào)系統(tǒng)能效比、單位溫差能耗、單位人均新風量能耗及衛(wèi)生熱水系統(tǒng)能效比等。在節(jié)能評價方面，則從熱能綜合利用系統(tǒng)能耗相對于常規(guī)系統(tǒng)能耗的當量熱量、等效電量、等價發(fā)電