土壤源热泵卫生热水供应系统性能与成本分析

摘要

随着生活水平的提高，城市居民对卫生热水的需求加大，卫生热水的能耗也越来越高。当前卫生热水生产还处于一种高能耗、用能不合理的状态，因此卫生热水集中供应系统宜采用更加节能环保的新技术来取代传统的以化石燃料和电能等高能耗制取卫生热水的方式。热泵技术是人们公认的具有显著节能环保效益的新技术，将热泵技术用于卫生热水集中供应系统中，取代传统的化石燃料和电能的卫生热水供应模式，是低碳化时代的必然选择。本文对土壤源热泵卫生热水供应系统的系统性能和供应卫生热水的成本进行了详细分析和研究。
　　 本文以重庆市祈年商业住宅小区为研究对象，分析了土壤源热泵系统的构成，并对各个子系统不同形式进行分析，从而得出适用于住在小区的最优化系统构成。分析了住宅小区的卫生热水使用特征，主要对居住建筑卫生热水用水定额、水温、水质、日用水规律以及外界影响因素方面进行了详细分析总结。
　　 利用fluent软件对土壤源热泵地埋管的换热情况进行了模拟分析。分析了祈年小区居住建筑满入住率时，全年卫生热水负荷情况，以及住宅小区中商业及其配套建筑全年空调负荷变化情况，比较夏季空调负荷与居住建筑热水负荷耦合情况，研究其是否满足热回收所需热量要求。建立了土壤源热泵地埋管换热器传热的数学物理模型，分别选取冬季和夏季典型日空调负荷和热水负荷作为输入条件，分析两种工况下，加入卫生热水供应系统前后土壤温度变化情况以及热泵机组进出水温度变化。
　　 对祈年土壤源热泵卫生热水系统的运行情况进行了实验测试。在居住建筑低入住率情况下，实测分析土壤源热泵卫生热水系统性能以及能耗情况。分析土壤源热泵卫生热水系统在实际运行中存在的一些问题，并提出优化的解决方案。
　　 最后，采用热经济学原理来分析土壤源热泵卫生热水系统中卫生热水成本构成以及影响卫生热水成本的主要因素。建立了卫生热水成本模型，得出土壤源热泵供应卫生热水的运行费用成本以及综合成本。本文介绍了几种典型的卫生热水供应系统，如空气源热泵卫生热水系统，燃气锅炉卫生热水系统、电锅炉卫生热水系统与土壤源热泵卫生热水系统。对着几种系统进行技术经济分析，以每立方米卫生热水综合成本为评价标准，从而得到这几种系统的卫生热水成本大小，为实际工程应用提供参考。