江水源热泵用水温预测方法及其应用研究

摘要

江水源热泵作为可再生能源的一种形式具有很大的节能优势。要合理、用好江水源热泵这种节能技术，必须处理好江水水质、降低取水能耗和提高水源热泵机组效率等问题。取水水质问题，已有了很多研究，现行的处理方法也有很多，如加装水处理器就是一种很好的办法，而取水能耗除了与江水、建筑物之间的地理位置相关外还和取水温度息息相关，水源热泵机组效率也与江水温度有很大关联。但是目前对江水源热泵用取水温度的研究还比较少，特别是基于江水源热泵用的水温基础数据一直未进行深入的研究。本文以江水源热泵用江水温度为研究对象，建立了江水温度预测模型，为预测江水源热泵用取水温度提供一种预测方法，并以某一实际工程为例，计算了不同取水温度对系统能耗的影响。
　　本文在分析国内外江水源热泵用取水温度研究现状后，分析我国水资源的特点、水环境现状，进而根据江水冬夏季温度对江水冷热资源进行分类，根据这种分类方法将江水分为16类，分析了这16类江水冷热资源的应用条件，对江水冷热资源优劣进行评价。对影响江水温度的因素和作用机理进行分析，对水文要素、气象参数和人为因素进行分析，介绍了江水温度研究方法。本文在分析完水温影响因素后对重庆嘉陵江边某水源热泵系统取水点冬季工况水温和空气温湿度等参数进行了两个多月的逐时测试。在逐时测试基础上，结合课题组2011年和2012年记录的江北嘴测点逐日水温和空气温湿度数据，通过分析对比，采用Cubic水温模型进行水温预测，利用matlaB进行数据分析采用不同的数据处理方法的误差，然后对水温模型进行了修正。最后以某江水源热泵区域供冷供热系统为例，计算了供热工况下，采用变取水温度和定取水温度，江水源热泵系统的机组能耗、取水泵能耗和整个冬季工况的总能耗。
　　研究结果表明：江水源热泵系统是否节能与江水温度息息相关；(I，i)、(II，ii)、(II，ii)和(II，ii)类江水适宜采用水源热泵系统，江水源热泵系统应用于建筑供冷供热具有很好的节能效益，应该大力发展江水源热泵对建筑进行供冷供热，其他类型的江水适宜采用复合式水源热泵系统或者不适宜采用江水源热泵系统；对江水温度影响最大的因素是气象参数，水文要素中对水温影响较大的是径流量，海拔等对江水温度影响不大；嘉陵江水温不存在垂向水温分层现象，冬季水温逐时变化最大值小于0.3℃，日变化最大值小于0.5℃，水温最大值出现在17:00，最小值出现在4:00；采用全年逐日平均气温拟合水温（拟合1）、逐月平均气温拟合水温（拟合2）、空调季逐日平均气温拟合水温（拟合3）、空调季逐月平均气温（拟合4）、典型年逐月平均气温拟合水温（拟合5）、对拟合5修正后（拟合6）的误差从小到大为：拟合6<拟合5<拟合4<拟合3<拟合2<拟合1，拟合6的水温与实测水温平均误差小于1℃；通过计算得出水源热泵机组耗电量和水泵耗电量均因取水温度上升而减少，相对于10℃，取水温度10.4℃、11℃和12.5℃机组能耗分别降低0.62％、1.73%和5.40%；取水泵能耗降低2.52%、5.49%和11.08%。取水泵能耗占冷热源侧能耗比例因取水温度的上升而变小，取水温度为10℃、10.4℃、11℃和12.5℃时取水泵能耗分别占冷热源侧能耗的8.84%、8.69%、8.54%和8.36%。

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1 绪 论

1.1课题研究背景及意义

1.2国内外天然水体冷热资源研究现状

1.3本文主要研究内容

1.4本章小结

2 江河水冷热资源分类

2.1江河水冷热资源的特点

2.2江水冷热资源的分类及应用条件

2.3本章小结

3江水温度影响因素及作用机理研究

3.1水文要素

3.2气象参数

3.3海拔高度

3.4人为因素影响

3.5天然水体温度研究方法简介

3.6本章小结

4 江水实验测试与分析

4.1项目概况

4.2 实验测试目的与方法

4.3实验结果分析

4.4本章小结

5 江水源热泵用水温预测模型

5.1预测江水源热泵用水温的必要性

5.2采用气象参数预测江水温度

5.3采用典型年气象数据预测江水温度

5.4水温模型的修正

5.5本章小结

6 实例分析

6.1工程简介

6.2水源热泵机组能耗与水泵能耗模型

6.3定取水温度水源热泵和变取水温度水源热泵系统能耗对比

6.4本章小结

7 结论与展望

7.1结论

7.2展望

致谢

参考文献

附录