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地源热泵地埋管侧水系统变流量调节方法研究

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摘要

第1章 绪论

1.1 课题背景及意义

1.2 地源热泵系统概况

1.2.1 地源热泵系统简介

1.2.2 地源热泵系统的发展与研究现状

1.3 变流量系统概况

1.3.1 变流量系统简介

1.3.2 变流量系统的发展与研究现状

1.4 本论文的主要研究思路、内容和意义

1.4.1 研究思路和内容

1.4.2 论文的创新性研究成果

1.4.3 本论文的研究意义

第2章 工程对象及地埋管侧水系统基本形式

2.1 工程对象

2.2 地埋管网系统

2.2.1 埋管方式与管材

2.2.2 地埋管换热器的设计计算

2.2.3 地埋管水系统水力计算

2.3 水泵的运行

2.3.1 水泵的性能曲线

2.3.2 水泵的联合运行

2.4 水泵与管网的匹配

2.4.1 管网特性曲线

2.4.2 水泵与管网的匹配运行

2.4.3 水泵的选型过程

2.5 地埋管水系统运行工况分析

2.5.1 制冷工况

2.5.2 制热工况

第3章 地埋管侧变流量水系统形式

3.1 地埋管侧变流量水系统概述

3.2 地埋管侧变流量系统可行性分析

3.2.1 地埋管侧一次泵变流量的可行性

3.2.2 地埋管侧二次泵变流量的可行性

3.3 地埋管侧一次泵变流量系统应用形式

3.3.1 全定速泵台数控制型

3.3.2 全变速泵控制型

3.4 地埋管侧二次泵变流量系统应用形式

3.4.1 二次侧全定速泵控制型

3.4.2 二次侧全变频泵控制型

3.5 地埋管一次泵变流量系统控制策略

3.5.1 控制方式分析

3.5.2 一次泵全定速泵控制策略

3.5.3 一次泵全变速泵控制策略

3.6 地埋管二次泵变流量系统控制策略

3.6.1 控制方式分析

3.6.2 二次泵全定速泵控制策略

3.6.3 二次泵全变速泵控制策略

3.7 能耗计算分析

3.7.1 水泵能耗计算

3.7.2 主机能耗计算

第4章 地源热泵地埋管侧变流量系统节能分析

4.1 方法和比较对象

4.1.1 负荷分析方法

4.1.2 地埋管侧一次泵定流量系统能耗计算

4.2 地埋管侧一次泵变流量系统能耗计算

4.2.1 一次全定速泵变流量系统能耗计算

4.2.2 一次全变速泵变流量系统能耗计算

4.3 地埋管侧二次泵变流量系统能耗计算

4.3.1 二次全定速泵变流量系统能耗计算

4.3.2 二次全变速泵变流量系统能耗计算

4.4 不同地埋管侧水系统的节能分析

4.4.1 主机能耗对比分析

4.4.2 水泵能耗对比分析

4.4.3 总能耗对比分析

4.4.4 地埋管侧系统综合COP对比分析

4.5 地埋管水系统水泵台数的选择

4.5.1 理论分析

4.5.2 定速泵台数选择计算分析

4.5.3 变速泵台数选择计算分析

4.6 社会经济效益分析

4.6.1 社会效益分析

4.6.2 经济效益分析

4.7 小结

结论与展望

参考文献

致谢

附录A 攻读硕士期间所发表的学术论文

附录B 攻读硕士期间参与的课题

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摘要

地下埋管系统是地源热泵空调系统最显著的特征之一,是地源热泵系统高效节能运行的关键。地下埋管系统具有相当复杂性和运行过程中水力工况稳定性的特点,本文对地源热泵地埋管侧水系统变流量调节方法进行研究,分析如何通过调节地埋管侧水系统流量来降低系统能耗,并提高系统的综合COP,以进一步发掘地源热泵空调系统的节能潜力。
  本文分析了地埋管侧水系统的流量变化特性和变流量调节特性。通过参考空调系统末端水系统的变流量调节技术,共研究一次泵全定速泵变流量系统、一次泵全变速泵变流量系统、二次泵全定速泵变流量系统、二次泵全变速泵变流量系统等4种地埋管侧变流量水系统。分析了各变流量系统的可行性,并对系统应用形式、主机水泵控制策略、系统能耗(地埋管侧水系统相关能耗)计算方法等方面内容进行了探讨。最后以湖南省长株潭地区某展示馆为工程对象,以一次泵定流量系统为比较对象,对各地埋管侧变流量水系统进行了全年相关能耗的计算,并进行了节能性和经济性的对比与分析。
  本文的计算和分析结果表明,四种变流量系统的全年能耗均比定流量系统低,系统综合COP均比定流量系统高。四种变流量系统中,全变速泵变流量系统的节能率比较高,一次泵全变速泵变流量系统的节能率为8.24%,二次泵全变速泵变流量系统的节能率为7.93%。综合系统运行平稳性和社会经济效益来看,二次泵变流量系统具有一定的优势。一方面相对于一次泵变流量系统,其运行比较平稳,不会对主机造成影响;另一方面,二次泵变流量系统综合COP也比较高。虽然因为水泵台数和控制系统的增加而增加了初投资,但是较高的节能率使得二次泵变流量系统可以很快的收回投资。二次泵全定速泵变流量系统(相对于常规一次泵定流量系统)的投资回收期为3.1年,二次泵全变速泵变流量系统的投资回收期为2.0年。因此,本文认为地源热泵地埋管侧二次泵变流量系统是一种值得推广的节能系统。
  本文对地源热泵地埋管侧变流量水系统技术的研究对实际工程中变流量地埋管水系统的应用以及推广具有一定的指导意义。

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