基于污水热利用的供需侧负荷动态匹配研究

摘要

城市污水中蕴含了大量的可利用冷热量,在大力推广节能减排的今天,城市生活污水这一低品位冷热资源已成为行业可再生资源建筑应用的热点。如何更大程度实现城市污水冷热资源建筑应用已成为当前污水源热泵研究和应用的课题之一。传统的污水源热泵技术主要是基于静态下利用污水中的冷热量,当污水最大流量不满足建筑设计冷热负荷的需求时,往往否定污水作为空调冷热源的可行性,未能充分利用城市污水资源;本文从动态分析的角度出发,基于城市污水冷热资源的时间变化规律,结合建筑冷热需求的动态变化特性,分析两者在时间和数量上的矛盾,探索动态下如何更好、更充分地利用城市污水冷热资源。本文研究结果对推动城市污水冷热资源在更大范围内的开发利用具有一定的指导意义。本文主要从三个方面开展了研究工作。
　　首先,分析了城市可利用污水冷热量与建筑冷热负荷之间的动态变化关系,揭示了建筑动态负荷与污水动态冷热量在时间上和数量上的矛盾。从建筑负荷对冷热量的动态需求特性出发,以酒店建筑和商场建筑为例,分析了影响建筑负荷动态变化的各种参数,通过Dset模拟软件模拟出两种建筑的逐时及逐月的动态负荷变化,结合对重庆市7家酒店的空调逐月能耗的调研,验证了酒店建筑逐月负荷波动特性。
　　其次,本文针对污水冷热量与建筑负荷在时间和数量上可能存在的三种情况进行分析,提出了三种情况对应的供需侧负荷动态匹配方法。①当污水流量远大于热泵机组需求时,分析了变工况下各参数是如何影响机组效率的,给出了冷却水系统不同运行工况的节能性判据,并举例计算了何种运行工况下系统更节能。②当污水流量在少数时段不满足建筑需求时,提出了蓄水方式、增设辅助冷热源方式及被动降低室内舒适度来解决上述矛盾,分别计算了各种方式对污水源热泵系统的初投资和运行费用的影响,并对三种方式进行评价。③当污水流量在大多数时段不满足建筑要求时,给出了建筑应用复合式污水源热泵的极限条件,分析对比了在该条件下相对于常规系统复合式污水源热泵系统的节能效益。
　　最后,本文以两个具体工程为例,基于建筑冷热负荷和污水应用条件,用论文提出的动态匹配方法对各项目进行具体计算分析,并将各种匹配方案进行比较,从而得出了项目供需侧动态匹配的最优方案。论文中的工程案例可为实际污水源热泵的工程应用提供有益的参考。