污水及地表水源热泵系统中取水技术研究与应用

摘要

污水及地表水源热泵系统因其良好的节能环保效益，成为降低建筑能耗的重要研究方向。污水及地表水源热泵技术近年来发展迅速，已得到大面积的推广使用，但仍有许多技术问题缺乏相关理论指导。取水环节作为该系统的重要组成部分，在工程项目中鲜有理论指导，已成为制约该技术发展的关键问题。为此，本文基于工程实践对污水及地表水源热泵系统的取水问题展开研究。 针对污水及地表水源热泵系统最常采用的取水方式，介绍了重力流取水的工艺流程，得出了干渠开口方式及开口阻力损失的计算方法，通过非满管流动关联式，指出了理论水深和实际水深的关系，给出了最大流量的计算方法，分析了不同流量下的管内流动状态。研究表明，水头损失宜在180~300mm范围内，开口处流速取1.5~2m/s，在最大流量下，引水管内才能出现均匀流动。 虹吸取水也是污水及地表水源热泵系统中的典型取水方式，指出了虹吸正压及负压取水的工艺设计，着重介绍了虹吸罐体积的计算方法以及膨胀倍数的取值，分析了注水体积比与最大吸上高度相互关系。结果表明，膨胀倍数宜取1.3~3.3，虹吸罐的有效容积应大于1.2αV1。 指出了取水泵工况点的确定方法，分析了水泵并联对水泵工况点以及总取水量的影响，基于实践经验，给出了影响取水量的常见因素。结果表明，并联水泵的数量不宜超过4台，地表水温度低于2℃时，换热器内易出现结冰现象，导致管路特性曲线改变。 通过整理分析了利君未来城（原生污水源热泵系统）、魏县第四能源站（地表水源热泵系统）、青岛橡胶谷（原生污水源热泵系统）三个种不同取水方式的运行数据，结果表明，取水量大于1000m3/h时，加装机械格栅过滤杂物是必要的，地表水源热泵系统的设计取水量应有不低于20%的富裕量。

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