基于熱泵系統(tǒng)的海水熱擴(kuò)散研究.pdf

1、21世紀(jì)，能源問(wèn)題日益凸顯。海水源熱泵系統(tǒng)的出現(xiàn)對(duì)于我國(guó)建筑節(jié)能具有非常重要的意義。目前，海水源熱泵系統(tǒng)在我國(guó)剛剛處于探索階段的起步位置，環(huán)境影響評(píng)估是要解決的首要問(wèn)題之一。 海水源熱泵系統(tǒng)取用當(dāng)?shù)睾Ｋ?，?jīng)過(guò)取熱之后，將同量的海水排入當(dāng)?shù)睾Ｑ蟆Ｅ懦龅暮Ｋ募颈犬?dāng)?shù)睾Ｋ疁馗?0℃左右，冬季比當(dāng)?shù)睾Ｋ疁氐?-5℃，這取決于當(dāng)?shù)氐乃疁貤l件和熱泵系統(tǒng)參數(shù)。排水會(huì)對(duì)當(dāng)?shù)睾Ｑ蟓h(huán)境產(chǎn)生一定的影響，不僅會(huì)影響當(dāng)?shù)匚h(huán)境，還會(huì)影響到當(dāng)?shù)睾Ｑ笊?/p>

2、物和漁業(yè)經(jīng)濟(jì)等。當(dāng)在我國(guó)沿海城市大規(guī)模應(yīng)用海水源熱泵系統(tǒng)進(jìn)行區(qū)域供冷、供熱的時(shí)候，這種影響會(huì)顯得格外突出。 除了環(huán)境問(wèn)題外，在海水源熱泵系統(tǒng)的應(yīng)用當(dāng)中，系統(tǒng)取排水構(gòu)筑物設(shè)計(jì)面臨的首要問(wèn)題是取排水口之間的間距，間距過(guò)大造成投資成本增加，間距過(guò)小會(huì)導(dǎo)致水循環(huán)短路，使得熱泵系統(tǒng)效率低下，甚至不能運(yùn)行。 本課題主要針對(duì)以上兩個(gè)問(wèn)題，應(yīng)用海洋動(dòng)力學(xué)的知識(shí)，通過(guò)求解動(dòng)量方程、輸運(yùn)方程，模擬出潮流場(chǎng)、溫升場(chǎng)，對(duì)排水造成的當(dāng)?shù)睾Ｑ鬁囟葓?chǎng)

3、的變化進(jìn)行量化評(píng)估。 首先建立了深度平均的二維數(shù)學(xué)模型，在模型中考慮表面風(fēng)應(yīng)力、底部摩擦力、柯氏力的作用，以及自由表面和空氣的熱量交換。熱量交換模型以實(shí)測(cè)氣象參數(shù)作為變量。方程離散采用ADI有限差分方法，水平對(duì)流項(xiàng)采用迎風(fēng)格式，網(wǎng)格采用交錯(cuò)網(wǎng)格。 然后對(duì)大連黑石礁灣潮流場(chǎng)進(jìn)行了模擬，將模擬值與實(shí)測(cè)值進(jìn)行了比較，對(duì)模型進(jìn)行驗(yàn)證。應(yīng)用嵌套方法，模擬了小平島海水源熱泵系統(tǒng)取排水造成的熱擴(kuò)散，分別模擬了冬夏兩季排水方式、大小潮下

4、的情況。結(jié)果表明該工程在目前的設(shè)計(jì)方案下，排水對(duì)取水的影響可以忽略，對(duì)當(dāng)?shù)睾Ｋ斐傻臏囟茸兓苍谝?guī)定的范圍之內(nèi)。 其次，模擬了黑石礁灣內(nèi)小平島和星海灣兩個(gè)海水源熱泵系統(tǒng)最大負(fù)荷情況下同時(shí)運(yùn)行的情況。結(jié)果表明，兩個(gè)系統(tǒng)排水熱擴(kuò)散互不影響。星海灣熱泵系統(tǒng)由于當(dāng)?shù)睾Ｋ魉佥^小，對(duì)熱量稀釋、輸移和擴(kuò)散能力較弱，熱量容易集中。并通過(guò)模擬星海灣海水熱泵更大容量情況下排水的熱擴(kuò)散，進(jìn)一步評(píng)估星海灣熱泵系統(tǒng)的供熱/冷能力。 最后，分析和