中緯度河谷型城市地下鐵道地源熱泵技術(shù)應用研究.pdf

1、城市軌道交通系統(tǒng)具有運載量大、運輸速度快、污染較小等特點，在近年來得到了快速發(fā)展。截至2016年末，我國城市軌道交通的總運營線路已經(jīng)達到4152.8公里，其中地鐵為3168.7公里，占總運營線路的76.3％。隨著地鐵線路長度逐年增長，其總能耗也逐年增加。目前，較世界平均水平，我國的人均能源占有量明顯偏低，在今后的發(fā)展中勢必會消耗更多的能源，而能源供給不足將會制約我國的經(jīng)濟發(fā)展。在地鐵能耗組成中，牽引地鐵車輛運行的耗電量占主要部分，其次是

2、環(huán)控空調(diào)系統(tǒng)運行的耗電量，約占總耗電量的30％左右，具有很大的節(jié)能潛力。地源熱泵系統(tǒng)是通過利用少量的電能將低位熱能從土壤、地下水或地表水中轉(zhuǎn)移至高位熱能的熱泵空調(diào)系統(tǒng)。若在地鐵車站環(huán)控空調(diào)系統(tǒng)中使用地源熱泵系統(tǒng)，將產(chǎn)生顯著的環(huán)境效益和經(jīng)濟效益。
　　本文選擇位于典型的中緯度河谷型城市的蘭州軌道交通1號線的地鐵車站A作為研究對象，討論了地鐵車站A公共區(qū)通風空調(diào)系統(tǒng)的負荷組成和計算方法，利用TRNSYSTRNBuild軟件建立負荷計算

3、模型，計算其在遠期（2041年）制冷季的逐時冷負荷。地鐵車站公共區(qū)通風空調(diào)具有僅在夏季單季節(jié)制冷、冬季無需供熱的特點。同時，由于蘭州市是一座黃河穿城而過的中緯度河谷型城市，軌道交通1號線沿黃河呈東西向橫貫中心城區(qū)。本文根據(jù)上述特點，選取黃河水作為地源熱泵系統(tǒng)的低位熱源，利用板式換熱器與黃河水進行熱量交換，采用水源熱泵螺桿式冷水機組，建立了制冷季運行的黃河水源熱泵系統(tǒng)。
　　本文根據(jù)擬定的黃河水源熱泵系統(tǒng)的設備參數(shù)，利用TRNSYS

4、 Simulation Studio進行系統(tǒng)模擬，詳細分析了板式換熱器黃河水源側(cè)、水源熱泵螺桿式冷水機組側(cè)的冷卻水水溫變化，以及地鐵車站（負荷）側(cè)的冷凍水水溫變化情況。根據(jù)熱泵系統(tǒng)的模擬運行結(jié)果，確定了黃河水源熱泵系統(tǒng)和水源熱泵螺桿式冷水機組的能效比變化和逐時耗電量。最后，將黃河水源熱泵系統(tǒng)與土壤源熱泵系統(tǒng)、冷卻塔-冷水機組進行經(jīng)濟和環(huán)境效益對比分析，計算三者的初期投資、后續(xù)運行費用、相對回收期、熱經(jīng)濟學成本以及運行過程中的污染物排放量