长江流域湖水水源热泵系统能效分析研究

论文摘要

本文首先回顾了国内外地表水源热泵的研究进展,并对该类空调系统的优势、劣势以及其应用中出现的问题进行了分析和总结。在长江流域,地表水源热泵有着广泛的应用前景和利用价值。利用湖水等非流动水体的地表水源热泵系统在长江流域已经开始投入使用,其中取水方案采用开式系统的工程较多,但由于理论和实际经验的不足,运行中出现了不节能的现象。出现这种这种现象主要有两个原因:一是对湖水水体中水温温度分布规律了解不够,二是对地表水源热泵系统的取水系统的认识不足。本论文对开式地表水源热泵系统选择取水方案的原则进行了初步总结,建立了取水方案选择所需的详细的指标体系。介绍了优选模型层次分析法,并利用层次分析法对实际工程中的取水方案进行优选,其结果表明了指标体系和分析方法的正确性。本论文针对开式湖水水源热泵系统各设备(包括热泵主机、源水侧水泵、载荷侧水泵、末端设备)建立了系统在部分负荷下运行的能效模型。在建立模型的过程中,突出了取水方案对模型的影响,比较了开式湖水水源热泵系统与使用冷却塔的常规空调系统在能耗方面的相同之处与不同之处。指出了源水侧取水系统能耗和冷却水系统能耗是两者能耗的主要分别。本论文根据建立的能效模型,对开式湖水水源热泵系统和常规空调系统的运行能效进行了对比分析。在考虑不同取水方案对系统能效的影响因素下,与常规空调系统相比,根据模型计算所得的数据,得到了开式湖水水源热泵系统要达到节能的目标必需满足的条件:即源水侧取水系统的能耗和取水温度与冷却水系统的能耗和出水温度对比所满足的关系式;同时得到了相对常规空调系统,开式湖水水源热泵系统的相对节能率。

论文目录

• 摘要
• ABSTRACT
• 1 绪论
• 1.1 问题的提出及课题的意义
• 1.1.1 空调节能问题的迫切性
• 1.1.2 长江流域天然冷热源的利用
• 1.2 国内外地表水源热泵空调系统的研究进展
• 1.2.1 国外的研究进展
• 1.2.2 国内的研究进展
• 1.3 研究内容及意义
• 2 开式湖水源热泵空调系统概述
• 2.1 地表水源热泵系统
• 2.1.1 工作原理
• 2.1.2 地表水源热泵系统的分类
• 2.1.3 地表水源热泵系统的特点
• 2.1.4 地表水源热泵推广应用中存在的问题及解决措施
• 2.2 开式地表水源热泵系统
• 2.2.1 开式系统的优、缺点
• 2.2.2 开式系统的工程应用
• 2.2.3 工程应用的实际问题
• 3 地表水源热泵系统取水方案的选择和分析
• 3.1 取水方案的原则及指标体系的设置
• 3.1.1 取水方案选择的原则
• 3.1.2 取水方案选择指标体系的设置
• 3.2 取水方案选择方法的确定
• 3.3 AHP 优选模型
• 3.3.1 建立取水方案选择的递阶层次结构
• 3.3.2 构造两两比较判断矩阵
• 3.3.3 计算单一准则下元素的重要性（层次单排序）
• 3.3.4 单层次判断矩阵A 的一致性检验
• 3.3.5 计算各层次上元素的组合权重（层次总排序）
• 3.3.6 评价层次总排序计算结果的一致性
• 3.4 取水方案的AHP 分析
• 3.4.1 实际取水方案
• 3.4.2 AHP 决策判断
• 3.4.3 方案分析讨论
• 3.5 本章小结
• 4 开式湖水水源热泵系统运行能效模型
• 4.1 开式湖水水源热泵系统能效模型的意义
• 4.2 开式湖水水源热泵系统运行能效比的数学模型
• 4.3 开式湖水水源热泵系统能效比数学模型的具体实现
• 4.3.1 水源热泵机组的能耗数学模型
• 4.3.2 部分负荷问题
• 4.3.3 开式水源热泵系统水泵能耗数学模型
• 4.4 水泵模型参数辨识
• 4.4.1 最小二乘法计算原理
• 4.4.2 计算实例
• 4.5 水处理设备的能耗
• 4.6 末端风系统的能耗模型
• 4.7 约束条件
• 4.7.1 等式约束
• 4.7.2 不等式约束
• 4.8 本章小结
• 5 开式湖水水源热泵系统能效模型分析
• 5.1 能效分析的前提
• 5.1.1 能效比概念
• 5.1.2 常规空调系统能效比
• 5.1.3 水源热泵系统能效比
• 5.1.4 变量和参数
• 5.1.5 初始数据设定
• 5.2 水源热泵系统能效比分析
• 5.2.1 机组能效分析
• 5.2.2 源水侧水泵输送能效分析
• 5.2.3 冷源系统能效比分析
• 5.2.4 空调系统能效比分析
• 5.3 对比分析
• 5.3.1 对比分析的前提
• 5.3.2 常规空调系统能效比分析
• 5.3.3 输送能耗对比
• 5.3.4 不同负荷率下的EER 对比
• 5.3.5 满负荷时EER 对比
• 5.3.6 节能率
• 5.4 本章小结
• 6 结论与展望
• 6.1 论文的主要结论
• 6.1.1 关于取水方案的设计
• 6.1.2 关于地表水源热泵系统能效
• 6.1.3 研究的局限性
• 6.2 展望
• 致谢
• 参考文献
• 附录