采集凝固熱熱泵系統(tǒng)的形式與工況分析.pdf

1、面對日益嚴(yán)峻的能源與環(huán)境問題，世界各國正積極推進(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)境低位能源與實現(xiàn)節(jié)能減排的實際需要，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)，對這一新思路與新系統(tǒng)的研究兼有理論和實用價值。
　　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)生全管長凝固時的換熱理論分析研究并模擬得出了相應(yīng)擬合公式。通過搭建實驗臺、制造螺旋鋼刷型凝固換熱器試件，并對該試件進(jìn)行實驗研究，驗證了凝固換熱裝置的有效性與凝固換熱理論計算的準(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。論文通過對水溫經(jīng)驗公式作氣象參數(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化水溫模型。根據(jù)冬季水溫變化趨勢，結(jié)合實測手段提出了供熱期分時段地表水溫模型。根據(jù)定性分析，采用供冷設(shè)計日水溫逐時預(yù)測方法對湖泊水冷熱源取、排水口位置進(jìn)行了設(shè)計與預(yù)測。
　　采集凝固熱熱泵系統(tǒng)的形式是系統(tǒng)安全供熱與高效運行的前提。根據(jù)不同水源種類、水源特點的差異，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)計優(yōu)化方法，預(yù)測了系統(tǒng)的全年運行特性，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，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，系統(tǒng)初投資稍高。
　　總之，雖然采集凝固熱時熱泵機組的制熱性能系數(shù) COP

5、h值較低，但供熱期機組大部分時間處在部分負(fù)荷下運行，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)計與供熱運行工況分析可知，供熱期熱泵機組 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)+冷水機組系統(tǒng)比較，初投資為后者的115～150％，運行費為后者的60～80%?？紤]到節(jié)能減排可帶來巨大的社會效益與各地區(qū)不同的財政補貼，因而該系統(tǒng)值得大力推廣