复合热泵热水系统在某高校洗浴中心的应用与研究

摘要

随着我国经济迅速发展，能源需求量迅速增长，探索节能减排新方法成了关注热点。近年来，热泵技术在我国得到了广泛应用，其中污水源热泵是将污水余热资源进行回收利用，是一种较新节能技术。 本文针对某高校洗浴中心热水系统工程，提出一种带余热利用的污水源和空气源复合热泵热水系统。该热水系统既克服了空气源热泵在冬季低温天气条件下，运行能效低的缺点，又突出洗浴污水余热回收利用、水源热泵运行效率高的优点，降低了外界环境对热泵运行能效的影响，实现了冬季寒冷情况下热水系统无间断热水供应。 首先，本文针对某高校洗浴中心运行情况，完成了热水系统负荷计算、主要设备选型和系统设计，并对洗浴中心洗浴污水排放情况进行了监测，结果是洗浴污水与环境温度变化趋势基本一致，但趋势更加平缓。在冬季环境温度约6℃时，该浴室可利用洗浴污水温度约23.3℃。由计算知洗浴污水可承担约37％加热量。 其次，本文从空气源热泵热水系统单独运行和复合热泵热水系统运行两方面出发，通过对机组出水温度、热水箱温度及系统制热量、COP等数据分析，研究了热水系统的运行特性。结果表明:环境温度5.5～12℃时，空气源热泵单独运行，系统制热量、COP平均约达1160kW和3.1，满足浴室供热水需求;复合热泵运行时，在相同污水进水温度、流量情况下，对比了两台污水源热泵机组串、并联的运行特性。结果表明:串联时平均每台机组的制热量和COP分别约82.1kW和3.12，并联时机组的制热量和COP分别约81.3kW和3.11，结果相差不是很大。此外，通过两种运行模式的对比，结果表明:冬季工况下复合热水系统的运行能效更佳。复合热水系统COP虽有大幅波动，但大体约3.7，相比于空气源热泵热水系统单独运行，系统运行能效提高约19％，节能效果显著。 最后，从经济、节能和环保性方面，比较复合热泵热水系统与传统热水系统。结果表明:复合热泵热水系统能耗最低，热水能耗仅11.8kWh/t;系统初投资高，但运行费用低，费用年值为67.5万元，仅约燃油锅炉的38％，电锅炉的55％;环保效益远小于其他用电热水系统，因此复合热泵热水系统经济环保优势显著。

目录

摘要

主要符号表

1．1．1能源与环境问题

1．1．2洗浴污水余热浪费问题

1．1．3复合热泵热水系统的研究意义

1．2国内外研究现状

1．2．1国外研究现状

1．2．2国内研究现状

1．3主要研究内容

第2章复合热泵热水系统设计

2．1空气源热泵技术

2．1．1空气源热泵热水系统的原理及特点

2．1．2空气源热泵热水系统的分类及选择

2．2污水源热泵技术

2．2．1污水源热泵热水系统的原理及特点

2．2．2污水源热泵热水系统的分类及选择

2．3复合热泵热水系统形式及运行模式

2．4复合热泵热水系统负荷计算及设备选型

2．4．1工程概况

2．4．2热负荷计算

2．4．3热泵机组选型

2．4．4预热换热器选型

2．4．5热水箱选型

2．4．6污水处理设备

2．5复合热泵热水系统控制方案

2．6本章小结

第3章复合热泵热水系统的测试研究

3．1系统测试方案

3．1．1测试目的

3．1．2测试内容

3．2系统测试设备与布置

3．2．1测量设备

3．2．2测点布置

3．3测验误差分析

3．4系统性能指标

3．5热水系统运行特性分析

3．5．1洗浴中心用水量及污水量数据分析

3．5．2空气源热泵热水系统单独运行模式

3．5．3空气源和污水源热泵热水系统联合运行模式

3．5．4热水系统运行模式分析

3．6本章小结

第4章复合热泵热水系统的经济环保效益分析

4．1节能效益分析

4．2经济效益分析

4．2．1经济效益评价方法

4．2．2各加热方式经济效益比较

4．3环保效益分析

4．4本章小结

第5章结论与展望

5．1主要研究内容与结论

5．2存在的问题及后期工作

5．3展望

参考文献

致谢

攻读硕士学位期间发表的学术论文与研究项目及获奖情况

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