污水源热泵供热系统的节能运行分析

【摘要】： 为了研究污水源热泵系统的节能潜力,确定合理的节能运行方案,选择天津公馆建筑及其原生污水源热泵系统进行课题的相关研究,并于热泵系统运行的首个采暖季进行了现场测试。 天津公馆总建筑面积为54000m2,建筑功能为商业办公及住宅,本文以其主楼为研究对象进行分析。该建筑采用间接式原生污水源热泵系统进行冬季供热,夏季供冷。污水源热泵系统的污水水源为距建筑约100米的地下市政污水干渠中的原生污水。项目总设计热负荷为2197kW,冷负荷为1070kW,选用了两台额定制热量为1151kW的水源热泵机组。 本文通过对间接式污水源热泵系统各运行设备的分析,提出了按热负荷的需求确定热泵机组开启台数的方案。对天津公馆污水源热泵系统原设计的水力平衡方式进行了研究,给出了节能运行时合理的水力平衡方法。 运用EnergyPlus软件对天津公馆建筑采暖季的逐时热负荷进行计算,由计算结果证明按热负荷需求确定热泵机组开启台数方案的合理性。同时研究了公建用户和住宅用户的热负荷及迭加后的总热负荷变化规律,为供热系统设计及节能运行提供了依据。 本文对水源热泵机组能耗模拟的平衡方程模型根据实际情况进行了改进,并由实测数据验证了热泵机组能耗计算模型的准确性。 本文还总结出不同热负荷需求时,用户需要的冷凝器出水温度的计算方法。在验证过的热泵能耗模型的基础上,提出了节能运行方案下的能耗预测计算步骤,并预测出污水源热泵供热系统在不同末端调节方式时的总能耗。最后,将污水源热泵供热系统同其它供热方式进行了比较,可以看出污水源热泵供热系统具有较好的经济与环保效益。 【关键词】：污水源热泵 节能运行 水力平衡 能耗模拟
【学位授予单位】：天津大学
【学位级别】：硕士
【学位授予年份】：2009
【分类号】：TU831.3
【目录】：

• 摘要3-4
• ABSTRACT4-8
• 第一章 绪论8-15
• 1.1 能源短缺的现状8
• 1.2 污水源热泵研究与应用现状8-11
• 1.2.1 国外污水源热泵应用8-9
• 1.2.2 国内污水源热泵研究与工程应用9-11
• 1.3 建筑能耗模拟技术研究现状11-12
• 1.4 供热系统的运行调节研究现状12-13
• 1.5 本课题研究内容及研究意义13
• 1.6 本论文的架构13-15
• 第二章 污水源热泵供热系统节能运行方案的分析15-34
• 2.1 本课题的工程背景15-17
• 2.1.1 程概况15-16
• 2.1.2 污水源热泵供热系统简介16-17
• 2.2 节能运行方案的分析17-23
• 2.2.1 常用供热系统的调节方法17-18
• 2.2.2 污水源热泵系统自身节能特点分析18-21
• 2.2.3 末端用户运行调节节能分析21-23
• 2.3 不同节能运行工况水力平衡方案的确定23-32
• 2.3.1 两台热泵机组运行时的水力工况分析23-25
• 2.3.2 单台热泵机组运行时的水力工况分析25-28
• 2.3.3 公建用户夜间节能调节的水力工况分析28-32
• 2.4 污水源热泵供热系统节能运行方案的确定32
• 2.5 本章小结32-34
• 第三章 节能方案的热负荷模拟34-44
• 3.1 EnergyPlus建筑动态能耗模拟软件介绍34-35
• 3.2 建筑热负荷模拟35-38
• 3.2.1 热负荷模拟的参数输入35-37
• 3.2.2 建筑物几何构型37-38
• 3.3 建筑热负荷模拟结果分析38-42
• 3.3.1 热负荷模拟准确性分析38
• 3.3.2 热负荷模拟结果分析38-42
• 3.4 本章小结42-44
• 第四章 热泵机组能耗计算模型的建立44-50
• 4.1 热泵机组能耗模拟的方程拟合法44-45
• 4.2 方程的改进及方程系数的确定45-48
• 4.3 部分负荷工况能耗方程的研究48-49
• 4.4 本章小结49-50
• 第五章 污水源热泵供热系统测试及能耗模型的验证50-58
• 5.1 测试介绍50-51
• 5.1.1 测试目的50
• 5.1.2 测试安排50
• 5.1.3 测试仪器50-51
• 5.2 污水温度及蒸发器进出水温度记录51-53
• 5.3 污水源热泵系统供热效果分析53-55
• 5.4 部分负荷运行能耗测试及修正方程的建立55-56
• 5.5 热泵机组能耗模型准确性的验证56-57
• 5.6 本章小结57-58
• 第六章 污水源热泵供热系统能耗预测58-68
• 6.1 冷凝器蒸发器出水温度的确定58-62
• 6.1.1 能耗预测冷凝器出水温度的确定58-61
• 6.1.2 能耗预测蒸发器出水温度的确定61-62
• 6.2 系统能耗的确定62
• 6.3 污水源热泵供热系统的能耗预测计算步骤62-64
• 6.4 污水源热泵系统供热节能运行能耗分析64-65
• 6.5 不同供热方式初投资及运行费用的比较65-66
• 6.6 污水源热泵供热系统节能环保分析66-67
• 6.7 本章小结67-68
• 第七章 结论与展望68-70
• 7.1 结论68
• 7.2 展望68-70
• 参考文献70-72
• 发表论文和参加科研情况说明72-73
• 致谢73

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