開(kāi)式湖水源熱泵應(yīng)用中的溫排水熱擴(kuò)散模擬與試驗(yàn)研究.pdf

1、湖水源熱泵是地表水源熱泵中較為特殊的一類(lèi)，作為一種重要的清潔可再生能源，得到了快速發(fā)展。與此同時(shí)，溫排水、冷排水進(jìn)入自然水體給水休環(huán)境帶來(lái)了一定影響。湖泊、水庫(kù)等水體流動(dòng)性弱，水環(huán)境的變化勢(shì)必給生態(tài)系統(tǒng)造成更大的危機(jī)。除此之外，湖體溫度直接影響到熱泵取排水系統(tǒng)運(yùn)行效率，取水溫度上升勢(shì)必會(huì)造成湖水源熱泵系統(tǒng)綜合能效比下降，供冷能力降低，運(yùn)行成本增加。因此，為了保持資源利用的可持續(xù)性和高效性，應(yīng)對(duì)湖水源熱泵系統(tǒng)溫排水?dāng)U散問(wèn)題進(jìn)行細(xì)致的研究。

2、準(zhǔn)確模擬排水工況下湖體溫度場(chǎng)，成為系統(tǒng)設(shè)計(jì)的重中之重。
　　本文建立了針對(duì)南京某湖水源熱泵工程的溫排水熱擴(kuò)散三維數(shù)學(xué)模型。根據(jù)南京地區(qū)氣象資料及湖體水溫變化資料，運(yùn)用C++軟件編寫(xiě)了水面綜合散熱系數(shù)及水面熱通量計(jì)算程序，并計(jì)算得制冷期及供暖期水面綜合散熱系數(shù)平均值Ks和水面熱通量平均值φn。通過(guò)分析比較計(jì)算結(jié)果得到適宜于本工程的水面邊界條件，降低了三維數(shù)學(xué)模型的計(jì)算量，也保證了模擬計(jì)算結(jié)果的準(zhǔn)確度。
　　本文計(jì)算分析了項(xiàng)目湖

3、水源系統(tǒng)供冷、制熱運(yùn)行時(shí)湖體的熱、冷負(fù)荷，提出了取排水系統(tǒng)優(yōu)化設(shè)置方案。利用三維數(shù)學(xué)模型對(duì)系統(tǒng)溫排水熱擴(kuò)散情況進(jìn)行了數(shù)值模擬，得到了湖體溫度場(chǎng)。模擬結(jié)果驗(yàn)證了本項(xiàng)目應(yīng)用湖水源熱泵的可行性，并給出了合理選擇取排水方式的建議。
　　本文重點(diǎn)針對(duì)工程項(xiàng)目湖體深度不均的特點(diǎn)，研究排水口位置對(duì)溫排水熱擴(kuò)散效應(yīng)的影響，模擬計(jì)算結(jié)果可以看出，排水口位置對(duì)水平方向溫排水熱擴(kuò)散影響很大，對(duì)垂直方向溫?cái)U(kuò)散影響較小，在一定深度范圍內(nèi)，垂向超溫范圍是基本

4、沒(méi)有變化的。因此，一定范圍內(nèi)，排水口應(yīng)盡量設(shè)置于湖體深度較大處，可以較大程度上降低熱泵系統(tǒng)尾水造成的湖水溫升及水質(zhì)變化，同時(shí)為熱泵系統(tǒng)運(yùn)行提供更好的環(huán)境。
　　計(jì)算結(jié)果顯示湖體高溫區(qū)集中于排水口附近小區(qū)域，在排水口附近采取噴水措施，或者跌水措施，可以有效增加擾動(dòng)及散熱面積，從而降低熱泵系統(tǒng)尾水造成的湖體溫升及水質(zhì)變化。
　　本文搭建了制冷運(yùn)行工況下湖水源熱泵系統(tǒng)試驗(yàn)臺(tái)，包括加熱控溫系統(tǒng)、溫度數(shù)據(jù)采集系統(tǒng)、水槽溫排水換熱系統(tǒng)、