螺杆式地下水源热泵系统在高原河谷地区的应用研究

摘要

热泵技术作为可再生能源的高效节能技术，得到了广泛的应用。水源热泵技术作为热泵技术的分支，因其成本相对低廉，更是得以迅速推广。高原河谷地区蕴含有丰富的太阳能和地下水资源。将地下水作为热泵的热源为建筑供热具有巨大的开发利用价值。然而，高原河谷地区水文气象参数极为特殊。地下水源热泵系统在该地区的工作情况与在普通夏热冬冷地区有很大不同。四川省马尔康县是典型高原河谷地区，该地区冬半年受西北气流影响，晴朗少雨、空气干燥、气候寒冷;夏半年受西南暖湿气流控制，降水少、温凉湿润，具有冬干夏湿、雨热同季、日照充足、昼夜温差大的特点。诸多应用于高原河谷地区的地下水源热泵系统工程，对气象参数和水文地质条件欠缺深入分析，机组装配随意，地下水取水及回灌方式简单，导致系统运行效率低下，达不到高效节能的目的。
　　为此，本文针对马尔康地区典型工程案例，详细分析其气象水文参数特点，通过模拟及实测方式对螺杆式地下水源热泵系统在高原河谷地区的合理应用作出相关研究。
　　首先，统计马尔康地区多年气象数据并与成都地区气象特点作对比分析;通过DeST软件对马尔康地区三类不同供暖时段的建筑进行热负荷模拟，分析其负荷特性，并与成都地区作对比分析;拟合出基于室外干球温度的热负荷预测关系式。
　　然后，在分析马尔康地区某2万平方米综合体项目其水文地质条件的基础上，通过理论分析对地下水文主要参数进行冬季修正，初步分析了地下水源热泵系统地下水回灌量的影响因素，并通过运行监测分析了地下水源热泵换热系统在特殊条件下地下水直排邻近河流的可行性。
　　最后，通过对马尔康某酒店地下水源热泵系统进行冬季运行测试，对螺杆式热泵机组能耗模型进行修正，使其适应马尔康地区运行工况，利用该模型对螺杆式机组的运行特性进行模拟。结合三类不同类型建筑的冬季逐时热负荷，从不同数量热泵机组组合供热方式和不同容量配比的两台热泵机组组合供热方式两方面进行计算分析，得出适合不同类型建筑的水源热泵机组的最佳容量配置，并利用热负荷预测关系式给出建议的系统运行策略，减少多余能耗，优化节能效果。
　　本文所得结论和方法对螺杆式地下水源热泵系统在高原河谷地区的推广和应用提供了借鉴意义。

目录

声明

摘要

第1章 绪论

1．1 引言

1．2 课题研究背景及意义

1．3 地下水源热泵研究和应用现状

1．3．1 地下水源热泵发展历程

1．3．2 国内外研究现状

1．4 课题主要研究内容及方法

第2章 高原河谷地区气象参数及负荷特性分析

2．1 高原河谷地区气象参数分析

2．1．1 气温分析

2．1．2 日照降雨分析

2．2 高原河谷地区建筑热负荷模拟及分析

2．2．1 逐时负荷计算方法

2．2．2 建筑分类与模型建立

2．2．3 供暖季负荷特性分析

2．2．4 高原地区典型天负荷特性分析

2．3 高原河谷地区逐时热负荷与气象参数的关系

2．4 本章小结

第3章 高原河谷地区水文地质参数及地下水源热泵回灌特性分析

3．1 高原河谷地区水文地质参数分析

3．1．1 水文地质参数主要参数介绍

3．1．2 地层岩性

3．1．3 抽水试验

3．1．4 回灌试验

3．1．5 水质测试

3．1．6 地温测试

3．2 高原河谷地区地下水源热泵系统回灌特性分析

3．2．1 冬季地下水参数修正

3．2．2 地下水回灌特性分析

3．2．3 地下水天然补给量与存储量

3．2．4 抽水对地下水的影响

3．2．5 具体工程自然回灌特点分析

3．3 本章小结

第4章 高原地区螺杆式热泵机组模型与实测分析

4．1 螺杆式热泵机组模型简介

4．2 高原地区螺杆式热泵机组运行实测

4．2．1 实验概况

4．2．2 测试时间与测试方法

4．2．3 数据处理分析

4．2．4 实验结果分析

4．3 螺杆式机组模型验证与修正

4．4 本章小结

第5章 螺杆式机组容量选配方法及运行策略

5．1 机组选配优化方法

5．1．1 机组选配基本优化原则

5．1．2 机组供热运行策略选优判定标准

5．2 不同台数机组供热分析

5．2．1 三种组合模式介绍与机组初步配置

5．2．2 各类建筑在不同机组数量模式下运行的COP分析

5．3 不同容量两台机组联合供热分析

5．3．1 三种不同机组容量组合模式介绍

5．3．2 各类建筑在不同机组容量配比模式下运行的cop分析

5．4 运行控制方法

5．4．1 机组运行控制方法

5．4．2 基于室外干球温度控制的机组启停策略

5．5 本章小结

结论与展望

致谢

参考文献

攻读硕士学位期间发表的论文及参加的科研项目