區(qū)域復(fù)合供能系統(tǒng)中江水源熱泵系統(tǒng)的節(jié)能優(yōu)化研究.pdf

1、當(dāng)前，我國工業(yè)化和城市化進(jìn)程加快，能源和環(huán)境之間的矛盾日益突出，經(jīng)濟(jì)區(qū)作為工業(yè)化和城市化的產(chǎn)物，其能源結(jié)構(gòu)的合理和能源利用率的高低，直接影響到我國能源發(fā)展方向，在經(jīng)濟(jì)區(qū)制定經(jīng)濟(jì)合理、安全可靠的用能方式，是解決上述問題的關(guān)鍵。鑒于重慶商業(yè)化建筑密集、夏季冷量需求高的特點(diǎn)及其特殊的地理位置條件，針對(duì)本文涉及的南岸彈子石經(jīng)濟(jì)區(qū)，確定采用天然氣冷熱電三聯(lián)供和江水源熱泵復(fù)合系統(tǒng)，在地下建設(shè)區(qū)域能源站，通過區(qū)域管網(wǎng)和能源換熱站為周邊80萬m2建筑群

2、集中供冷供熱。
　　本文著重對(duì)作為輔助冷熱源的江水源熱泵系統(tǒng)的優(yōu)化運(yùn)行進(jìn)行了研究。首先，在對(duì)國內(nèi)能源現(xiàn)狀分析的基礎(chǔ)上，結(jié)合重慶能源現(xiàn)狀和地理?xiàng)l件，確定采用冷熱電三聯(lián)供和可再生能源相結(jié)合的技術(shù)路線，并對(duì)該路線進(jìn)行了相關(guān)闡述。
　　其次，冷熱源的設(shè)計(jì)選型與用戶端空調(diào)負(fù)荷密不可分，且考慮到江水源熱泵系統(tǒng)是作為輔助冷熱源運(yùn)行，機(jī)組大部分時(shí)間都處于部分負(fù)荷運(yùn)行狀態(tài)，其運(yùn)行性能與空調(diào)負(fù)荷變化密切相關(guān)，故利用DeST軟件對(duì)建筑群的空調(diào)負(fù)荷

3、進(jìn)行了全年逐時(shí)模擬，計(jì)算得到該經(jīng)濟(jì)區(qū)年總需冷量50035.8MWh，年耗熱量17812.7MWh，夏季冷負(fù)荷峰值64264kW，冬季熱負(fù)荷峰值33220kW。
　　然后，建立了江水源熱泵系統(tǒng)變工況性能模型，建模的主要設(shè)備包括江水源熱泵機(jī)組以及變流量運(yùn)行輸配系統(tǒng)，并利用C＃語言編寫了區(qū)域系統(tǒng)性能分析軟件，結(jié)合案例項(xiàng)目空調(diào)負(fù)荷模擬結(jié)果，可以實(shí)現(xiàn)江水源熱泵機(jī)組全年逐時(shí)能耗模擬、機(jī)組逐時(shí)能效模擬、輸配系統(tǒng)逐時(shí)能耗模擬、熱泵系統(tǒng)逐時(shí)能耗模擬

4、和系統(tǒng)逐時(shí)能效模擬，并可對(duì)模擬結(jié)果進(jìn)行輸出運(yùn)算。
　　此外，以南岸彈子石一期工程的江水源熱泵系統(tǒng)為依托，于2014年冬季對(duì)江水源熱泵系統(tǒng)進(jìn)行了實(shí)驗(yàn)性測試，經(jīng)分析得，由能效模型計(jì)算得出的機(jī)組COP值誤差范圍為-5.84％至13.65%之間，其中56.4%工況誤差介于±5%；對(duì)輸配系統(tǒng)能耗模型進(jìn)行了驗(yàn)證，經(jīng)驗(yàn)證，擬合模型可以很好的描述水泵能耗隨水泵水量的變化規(guī)律，具有較高精度，誤差均介于-10.0%~10.0%之間，能夠可靠地預(yù)測水泵

5、在變頻調(diào)速下的能耗情況。
　　接著，利用已建的數(shù)學(xué)模型和模擬計(jì)算軟件，對(duì)熱泵系統(tǒng)的取水側(cè)系統(tǒng)運(yùn)行進(jìn)行了優(yōu)化研究，對(duì)江水取水水溫和機(jī)組側(cè)換熱溫差的不同組合形式展開詳細(xì)分析論述，以節(jié)能效益為突出考核指標(biāo)，對(duì)比得出冬季最佳換熱溫差為差為4.5℃，此溫差下熱泵系統(tǒng)總能耗達(dá)到最低，系統(tǒng)制熱能效最高；夏季當(dāng)冷源水取水水溫在25℃左右時(shí)，冷源水換熱溫差由4℃提升至6.5℃，取水系統(tǒng)節(jié)能率高達(dá)431484.81kWh/℃，節(jié)能效益顯著，而當(dāng)冷源水

6、換熱溫差進(jìn)一步由6.5℃提升至8℃時(shí)，取水節(jié)能率為126370.69kWh/℃，節(jié)能率僅為之前的29.29%，確定機(jī)組最佳換熱溫差為6.5℃。
　　最后，對(duì)空調(diào)側(cè)輸配系統(tǒng)的冷（熱）量損失和溫升（降）進(jìn)行了數(shù)學(xué)建模和分析，通過計(jì)算不同空調(diào)供水溫度和換熱溫差下，空調(diào)側(cè)輸配系統(tǒng)供冷季的冷損失和溫升、供暖季的熱損失和溫降，分析空調(diào)水供水和換熱溫差對(duì)系統(tǒng)能耗的影響程度。研究表明，供暖季以7℃為臨界點(diǎn)，當(dāng)換熱溫差低于7℃時(shí)，系統(tǒng)處于得熱狀態(tài)，

7、高于7℃之后，管網(wǎng)散熱量大于水泵的散熱量，系統(tǒng)產(chǎn)生熱損失；供冷季，空調(diào)水供水溫度越高、換熱溫差越大，系統(tǒng)總冷損失越低；對(duì)于最不利環(huán)路管網(wǎng)溫度變化，在不考慮水泵散熱對(duì)空調(diào)水影響的前提下，供暖季管網(wǎng)最大溫降為0.264℃，供冷季管網(wǎng)最大溫升為0.127℃；總體上空調(diào)供水溫度變化對(duì)系統(tǒng)換熱影響相較換熱溫差并不明顯，故在此基礎(chǔ)上，進(jìn)一步分析供冷季不同換熱溫差下系統(tǒng)總冷量損失情況，分析得出當(dāng)換熱溫差從4.0℃增大到9.0℃時(shí)，水泵散熱導(dǎo)致的冷損從