深圳市大鹏湾海水源热泵水环境影响研究

摘要

深圳市具有海岸线长，海水资源丰富的优势，具备发展海水源热泵的潜力。深圳市属于国家首批可再生能源建筑应用示范城市，根据《深圳市建筑节能与绿色建筑“十二五”规划》，将开展海水源热泵技术的可行性研究，新增5个海水源热泵应用示范工程。如果海水源热泵技术在深圳市能够成功应用，对于落实深圳市节能减排战略部署，加快发展可再生能源产业，促进可再生能源在建筑中的规模化应用，具有十分重要的意义。
　　本文首先介绍了课题提出的背景，其中介绍了深圳地区能源现状及海水源热泵应用前景，分析了海水源热泵对水环境的影响及本课题的研究意义。最后对国内外海水源热泵发展研究现状和海水源热泵水环境影响研究现状做了总结。
　　其次本文对深圳市大鹏湾海域海水冷热资源进行了分析。通过对大鹏湾海水水温统计发现，深圳大鹏湾底层海水水温在18.5℃~22.1℃，是很好的海水源热泵冷热源，通过与空气源热泵供冷节能对比，得出机组节能率在29.7％~44.5%之间，200m输水距离系统节能率14.5%~25.7%，与使用冷却塔的空调系统供冷节能对比，得出机组节能率在23.3%~36.2%之间，200m输水距离系统节能率14.9%~26.2%，海水源热泵输水高程在30m以下时，相对于这两种空调系统而言，6~8月份节能率均在10%以上，海水源热泵供冷节能优势明显。深圳处于夏热冬暖地区，夏季持续时间较长，该地区采用海水源热泵供冷具有很大的节能潜力。同时本文以深圳大鹏湾海水作为海水热泵的热源与空气源热泵供热做了比较，通过计算可以看出，与空气源热泵相比海水源热泵节能率在2月份及11月份为节能率达到31%以上，1月份及12月份节能率在24%以上，节能效果优于空气源热泵。其中2月份室外月平均气温在14.1℃，室外气温不高，热水需求量较大，使用海水源热泵供热具有明显优势。
　　其后本文对海洋动力学相关计算模型做了深入了解与学习，并建立深圳大鹏湾海域二维海水热扩散数学模型，将实测潮位、流速数据与计算值进行了对比。计算结果与实测结果较为吻合，能较好的反应大鹏湾海域实际水动力情况，通过对比率定，验证了输入边界参数的准确性。表明本文采用的数学模型及物理模型的科学性及正确性。然后本文利用建立的物理模型，分析预测了深圳大鹏湾某拟建海水源热泵项目对大鹏湾海水产生的影响，得出该拟建海水源热泵排水区域的最大温升为0.035℃，远远小于国家标准要求人为造成4℃的规定，不会对该区域海洋环境造成影响，可以将海水源热泵应用到该项目中。
　　最后本文利用建立的深圳大鹏湾海水物理模型模拟计算了该海域大规模推广海水源热泵对该海域造成的影响做了分析。并定义海水热容量的计算标准，创造性的提出海洋热规划的含义。并依据深圳大鹏湾海洋功能规划，提出了适合该海域的热容量计算方案，计算了深圳大鹏湾海域总的海水热容量及其分布，为海水源热泵在深圳大鹏湾海域大规模推广应用，提供理论意义上的规划指导。
　　本文的研究为深圳大鹏湾海域海水源热泵成功应用提供了依据，对于深圳大鹏湾大规模推广海水源热泵做了规划指导。为深圳市海水源热泵的可行性研究提供了一定的参考价值和理论意义。

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中文摘要

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1 前 言

1.1 课题提出背景和意义

1.2 国内外海水源热泵技术发展研究现状

1.3 国内外海水源热泵水环境影响研究现状

1.4 本课题主要研究内容与技术路线

2 深圳大鹏湾海水冷热资源性分析

2.1 研究区域概况

2.2 深圳大鹏湾海水源热泵供冷机组节能性分析

2.3 深圳大鹏湾海水源热泵供热机组节能性分析

2.4 深圳大鹏湾海水源热泵供冷系统节能性分析

2.5 本章小结

3 海水源热泵对深圳大鹏湾海域水环境影响模型与分析方法

3.1 二维海水热扩散模型原理

3.2 模型的建立

3.3 模型验证及结果分析

3.4 潮流计算结果及分析

3.5 规律讨论

3.6 本章小结

4 深圳大鹏湾某拟建海水源热泵示范项目环境影响分析

4.1 某拟建海水热泵系统示范工程概况

4.2 模拟计算结果

4.3 模拟结果及分析

4.4 该拟建工程在不同倍数设计流量下模拟计算分析

4.5 本章小结

5 大规模采用海水源热泵对深圳大鹏湾海水影响分析

5.1 深圳大鹏湾大规模采用海水源热泵模拟方案选择

5.2 多个海水源热泵共同运行模拟结果

5.3 模拟结果分析

5.4 本章小结

6 深圳大鹏湾大规模采用海水源热泵热容总量及热规划研究

6.1 海水热容量、热规划的内涵及计算方案

6.2 海水热容量计算方法

6.3 温升带的确定

6.4 模型计算步骤

6.5 关于大鹏湾大规模采用海水源热泵的建议

6.6 本章小结

7 结论与展望

7.1 结论

7.2 展望

致谢

参考文献

附录