关键词： 地下水源热泵   蓄混水装置   回灌负荷   能效特性   蓄混水技术  

摘要： 地下水源热泵经过几十年的发展,技术已比较成熟,但仍然存在一些问题,最突出的是悬浮物、微生物生长等回灌堵塞引起的溢井问题。这会造成水源热泵空调系统不能正常运行,而且会流失大量的地下水资源。对地下水的水质采取预处理或对热泵系统进行回扬和酸洗对井的损害很大,且都未从根本上解决回灌问题。因此本文选择从缓解回灌负荷、节约系统能耗的角度来分析回灌问题,采用新型的蓄混水装置来减少地下水源热泵系统地下水的瞬时回灌量和总回灌水量,降低回灌压力,同时采用蓄混水技术和潜水泵变频技术指导该地下水源热泵系统的运行模式,以达到节能的目的。首先本文对具有蓄混水装置的地下水源热泵系统结构及蓄混水技术做了相应的介绍。采用蓄混水技术,在负荷较小时储存地下水循环使用,在负荷较大时也可以将换热后的地下水与抽上来未换热的地下水进行混合后,再进入热泵机组换热。蓄混水池储存换热后来不及回灌的部分地下水,在后期进行回灌,大大减小了地下水的瞬时回灌量,并有效降低了回灌负荷,减轻热泵系统对抽水井和回灌井的依赖程度。由于蓄混水技术的应用,会使得热泵机组水源侧的入口温度偏离设计值,对热泵机组的能效造成一定影响,增加机组运行能耗,但却节省了部分潜水泵的输配能耗。因此本文通过针对不同负荷,对具有蓄混水装置的地下水源热泵系统运行模式进行了划分,用Fluent软件对不同运行模式引起的水源侧的入口温度改变值进行了模拟。其次,本文通过建立热泵系统模型,与现场测试结果比较验证,得到了系统外在参数,即机组水源侧入口温度、用户侧入口温度在不同负荷率下对机组能效的影响关系,并运用Visual Basic6.0软件实现了程序化,使得计算结果可视化。最后,通过建立水泵能耗模型,得到了不同运行模式下对应的潜水泵变频能耗。本文通过分别计算供冷季和供热季该系统在不同运行模式下的运行能耗,并与传统地下水源热泵系统对比,给出了具有蓄混水装置的地下水源热泵系统的优化控制策略,表明该系统在减小了系统总能耗的情况下还大大减少了潜水泵的抽水量,有效缓解了回灌负荷。

关键词： 分室分时调控   住宅建筑   地下水源热泵   能耗   冷/热计量方法  

摘要： 随着我国城镇化不断向前推进和人民生活水平的提高,中央空调被广泛的应用于大量的住宅建筑中。由于住宅建筑存在人在空调开启,人走空调关闭这种分室分时调控的特殊用能需求,实现分室分时调控的住宅建筑因此呈现出与其他系统完全不同的负荷需求特性。本文针对国内对中央空调系统是否适宜用于住宅建筑这一争论进行了研究分析。文章以地下水源热泵中央空调系统为研究对象,以系统各用能设备样本数据及测试数据为依托,利用参数辨识方法,建立了中央空调系统各子系统的数学模型,以此来模拟空调系统中各主要用能设备的能耗。并以夏热冬冷地区住宅建筑人员在室率调查结果为基础,分析了不同在室率条件下地板辐射采暖末端换热特性和用户侧输配管网阻抗变化特性。通过对系统中各用能设备间协同关系进行分析,以系统能耗最小为目标建立优化函数,采用最优化算法对系统能耗进行优化求解。并在中央空调系统能耗最优基础上,以能耗为主要评价参数,分析了住宅建筑空调末端在实现分室分时调控的条件下,对中央空调系统能耗与分散空调能耗进行对比。结果发现,当末端需求大于设计负荷20%时,住宅建筑采用中央空调系统更为节能。并通过现场测试的方法,分析了中央空调系统末端不同调控水平下的节能性和舒适性,以及采用启停控制进行分室分时调控的调控效果。结果发现,空调末端采用分室分时调控其节能性相对较好,舒适性相对较高。由于地板辐射采暖末端较大的热惰性,采用启停控制,效果不甚理想。中央空调在住宅建筑中的适宜性除了包含系统的能效特性外,由于中央空调供暖是集中供暖的一种技术,根据相关规范的规定,必须对用户进行冷热计量,因此系统的适宜性还包含对住宅建筑进行冷热计量方法的研究。用户进行冷热计量的一个前提条件就是用户末端能够实现分室分时调控。因此本文还以能够实现分室分时调控的两种应用最为广泛的空调系统末端――风机盘管和地板辐射采暖末端为研究对象。对末端进行换热过程分析,建立末端换热方程,获得流量与末端供冷/热量之间的函数关系。并以该函数关系为基础,提出一种基于流量冷/热量关系模型的冷/热计量方法。通过与现场测试结果进行验证,发现该方法能够满足冷/热计量的精度要求,且由于只进行流量测量,使得计量系统更为简单实用。

关键词： 冷凝热回收应用   地下水源热泵系统   系统仿真模拟   效益分析  

摘要： 暖通空调系统作为酒店宾馆等公共建筑中不可缺少的部分,其在运行过程中不仅能耗巨大,而且会产生大量排至外界环境的废热。当今社会日益严峻的能源危机并不仅仅是因为能源资源量的匮乏,更存在着能源利用率低的原因。对于酒店宾馆等公共建筑,通常在需要供冷的同时也有着大量用以制取生活热水的供热需求。本文正是以此为出发点,对地下水源热泵系统的冷凝热回收应用进行研究,论证利用冷凝热满足生活热水供热需求的合理性,探讨地下水源热泵系统的冷凝热回收再利用带来的经济效益、节能效益和环保效益。本文首先以中央空调系统制冷原理为基础明确了冷凝热的概念,探究了冷凝热的影响因素,论述了冷凝热应用的合理性及应用方式。然后,本文从地下水源水系统、热水温度和冷凝温度对冷凝热回收应用的影响、热水负荷与空调负荷的不同步性及系统综合性能系数四个方面对地下水源热泵系统的冷凝热回收应用进行了分析。在前述理论分析的基础之上,结合空调负荷和热水负荷的模拟计算,本文确定了所依附工程实例的冷凝热回收应用方式,并以TRNSYS软件为平台对地下水源热泵冷凝热回收应用系统进行仿真模拟。模拟结果显示,系统的冷凝热可以满足其生活热水的供热需求,且在加入冷凝热回收系统之后末端供冷系统依旧运行正常。另外,冷凝热回收系统的加入使得地下水源热泵系统向地下水的排热量相比较常规形式下减少了20%,有益于维持地下水环境的稳定平衡。最后,本文将采用冷凝热回收的热水供应系统同常规的电锅炉加热系统和燃气锅炉加热系统从经济性、节能性和环保性三个方面进行了比较分析。结果表明,冷凝热的回收再利用使得系统的年运行费用、年一次能源消耗量以及年污染物排放量都有大幅下降,地下水源热泵系统的冷凝热回收应用有着显著地经济效益、节能效益以及环保效益。

关键词： 地下水源热泵   水质评价   水化学类型   数值模拟  

摘要： 浅层低温能资源具有广阔的开发利用前景,而地下水源热泵系统,是浅层地温能开发利用的一种重要途径。纵观前入研究成果,关于水源热泵系统运行对地下水水质的影响方面的研究很少。本文选择安徽省境内较具代表性的四处水源热泵系统工程为研究对象,在收集各项目所在地段的水文气象、地质、水文地质和水质资料的基础上,进行水质评价和水化学类型分析；选取泾县项目所在地段为研究对象,利用GMS软件建立该项目所在地段地下水水流及水质数值模拟模型,选取模拟因子,就水源热泵系统运行对该区地下水水质的影响进行科学预测。研究所得结论如下：(1)依据项目所在地段地下水水质监测结果,选取评价因子,进行水质评价可知,水源热泵系统的运行,对天长和池州项目所在地段的水质类别影响不大；对于泾县项目所在地段,由于系统运行中Fe含量的大幅增加,导致该区水质由I类改变为V类；针对利辛项目所在地段,由于系统运行中F’的大幅减少,导致该区水质由V类改变为I类。(2)利用RockWare AqQA软件绘制Piper-三线图,进行各项目所在地段水化学类型分析可知,水源热泵系统的运行对泾县、利辛和天长项目所在地段的地下水化学类型几乎不造成影响,其水化学类型分别为HCO3-Ca、HCO3-Na和HCO3-Ca·Mg类型,与区域水文地质条件相符；而池州项目所在地段由于SO42-的大幅增加,系统的运行使地下水化学类型由HCO3-Ca转化为SO4-Ca类型。(3)根据泾县水文地质条件,建立项目所在地段水文地质概念模型,依据水位监测资料,利用GMS软件建立地下水水流数值模拟模型,并分别以2013年1月1日至2013年12月31日为识别期、2014年1月1日至2014年12月31日为验证期,对项目所在地段的水文地质参数进行率定,观测孔水位拟合效果较好,说明建立的数值模拟模型能够较好地反映区域地下水流的基本特征。在此基础上,建立地下水水质数值模拟模型,选取模拟因子,分析水源热泵系统运行条件下的模拟因子浓度变化趋势,可见,水源热泵系统的运行对项目所在地段地下水水质的周期循环有一定影响,但影响范围不大。

关键词： 地下水地源热泵   适宜性分区   层次分析法  

摘要： 利用层次分析法开展武汉都市发展区地下水源热泵适宜性评价分区,根据武汉都市发展区地质环境条件,选取含水层出水能力、渗透系数、有效含水层厚度、含水层回灌能力、地下水位埋深、地下水位动态变化、地下水质量、结垢情况、开采模数、水位下降引起的环境地质问题（地面塌陷、沉降）和成井造价等11项作为评价指标。采用1~9标度法和专家打分确定权重,建立评价体系和综合指数评价方法。通过评价结果综合分析进行了适宜性分区,分区结果为地下水源热泵适宜区主要为长江、汉江一级阶地前缘—中缘;白沙洲地区、中南轧钢厂等地下水禁采区、汉南岩溶发育区、一级阶地后缘地区及部分隐伏岩溶区为不适宜区,为地下水源热泵的利用提供科学依据。

关键词： 联合供热   地下水源热泵   环境效益  

摘要： 对地下水源热泵、锅炉房单独运行以及地下水源热泵与锅炉房联合供热三种热源形式污染物的排放量进行计算,分析不同热源供热时污染物排放对环境的污染程度,结果表明地下水源热泵与锅炉房联合供热具有显著地环境效益。

关键词： 浅层地热资源   循环利用   回灌系统   动态监测   优化运行   水源热泵  

摘要： 随着地下水源热泵系统的广泛应用,其节能环保性已得到了普遍认可,但随之而来的问题也引起了重视。该文对地下水源热泵系统的设计阶段、应用现状进行了初步分析,讨论了问题存在的原因并提出了解决方案,可供设计、使用人员参考。

关键词： 水源热泵   抽水与回灌   水文地质   渗透系数   抽灌比  

摘要： 抽水、回灌井的试验研究一直是地下水水源热泵工程应用的基础和重点。该文针对襄阳某大楼的水源热泵工程,介绍了当地的水文地质条件,根据抽水与回灌试验的研究分析,提出了合理的抽水与回灌井比例,对类似水源热泵工程提供了可参考的经验。

关键词： 地下水源热泵   空调系统   节能性   经济性  

摘要： 为了准确评估洛阳市地下水源热泵空调系统节能性及经济性,基于洛阳市典型工程项目的现场调研数据,建立地下水源热泵中央空调系统节能性及经济性评价的数学模型,并依据初投资、运行费用、标准煤耗量等评价指标对传统中央空调系统和地下水源热泵空调系统的能耗及经济性进行了比较分析。研究表明,所提出的单位空调面积评价方法是适用于地下水源热泵空调系统的运行能耗和经济性的科学评价方法。

关键词： 浅层地温能   地下水源热泵系统   渗流场   热平衡   数值模拟  

摘要： 为了准确模拟预测地下水源热泵系统运行期间的地下水渗流场与温度场的变化规律,避免未来地下水源热泵系统运行期间出现的冷热贯通现象与堆积问题,科学合理地设计地下水源热泵系统。以江苏南通益兴集团地下水源热泵示范工程为例,建立了地下水渗流与热量运移三维耦合数值模型,并结合地下水源热泵系统的设计运行方案,预测分析了未来地下水源热泵系统的热平衡发展趋势。结果表明,该工程按设计方案运行,整个区域地下水温度逐渐升高,出现热堆积问题。采用春秋季与冬季多加热生活用水增加制热负荷量的方法,可有效缓解热堆积问题。