重庆某地表水源热泵系统冬季运行特性及节能调控优化研究

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1、重庆某地表水源热泵系统冬季运行特性及节能调控优化研究重庆大学硕士学位论文（学术学位）学生姓名：侯宝生指导教师：陈金华副教授专业：供热、供燃气、通风及空调工程学科门类：工学重庆大学城市建设与环境工程学院二O一五年五月StudyontheOperatingCharacteristicandEnergy-savingcontroloptimizationofoneSurfaceWaterSourceHeatPumpSysteminChongqingAThesisSubmittedtoChongqingU

2、niversityinPartialFulfillmentoftheRequirementfortheMaster’sDegreeofEngineeringByHouBaoshengSupervisedbyAss.Prof.ChenJinhuaSpecialty:Heating,Gassing,VentilatingandAir-ConditioningEngineeringFacultyofUrbanConstructionandEnvironmentalEngineeringofChongqi

3、ngUniversity,ChongqingChinaMay,2015中文摘要摘要穹顶之下，能源和环境是目前世界各国面临的严重问题，正是这样的背景下，作为可再生能源的水源热泵近年来在中国得到了如火如荼的发展。从实际水源热泵工程的运行状况看，不少工程运行状况并非十分理想。本文以重庆某实际运行的地表水水源热泵系统工程为依托，通过对水泵和热泵机组实际运行测试，了解冬季工况下水泵和水源热泵系统运行特性，为项目提出节能调控策略，同时也为地表水源热泵的设计和调控提供指导。本文首先全面介绍了该实测研究方案和测试

4、项目信息，并对热泵系统原理、主要设备及取水方案进行了描述，然后从实测目的、实测原理、实测方案、实测所需仪器四个方面详细阐述了实测方案的制定。通过对源侧水泵、用户侧空调水泵、用户侧热水水泵的变频及并联组合运行的流量及功率的测试，分析单台泵变频、一台变频一台工频、两台同时变频、三台泵并联运行等水泵不同运行工况的流量和功率的变化情况。发现单台泵变频运行，随着频率百分比的上升，泵的流量呈直线上升趋势，功率呈抛物线上升趋势，但流量和功率与理论变频计算值有较大差异。两台水泵一台变频和一台工频并联运行时，在其中

5、变频泵频率百分比50%到80%内，流量没有增量，功率有显著直线增加，在80%到100%范围内，流量有显著增加，功率同样是显著直线增加，两台泵一台变频和一台工频并联运行的效果较差。两台水泵一致变频并联相对于一台水泵变频，其功率增加百分比远大于流量的增加百分比，分析原因为，测试项目使用的水泵为平坦型特性曲线。对于平坦型特性曲线的水泵不宜并联运行，在控制和运行维护时，最适宜的控制方案为单台水泵变频运行的控制策略。水泵设计选型时，一定要校核水泵特性曲线，不能简单按照估算进行设计。如果需要并联运行，可以选陡

6、降型特性曲线的水泵。通过改变源侧和用户侧流量和机组设定供水温度，完成了变供水温度、变用户侧流量、变源侧流量3种方案共27种工况的蒸发器出水温度、冷凝器的进出水温度、源侧流量、用户侧流量、机组电压电流和水泵电压电流的测试工作，根据机组冷量百分比和进出水温度的稳定性，将所有测试工作分成了57个相对温度时间段，通过换热量及功率的计算，得到57组变工况平均测试数据，将测试结果通过时间的加权平均，得出变供水温度、变用户侧流量、变源侧流量对机组COP和系统能效比的影响效果。发现变供水温度下的机组COP和SOE

7、ER都与理论结果有较大差异，变用户侧流量时，机组COP基本呈现出正相关的趋势，SOEER没有明显规律，变源侧流量时，机组COP和SOEER没有明显规律。然后利用SPSS软件分别I重庆大学硕士学位论文对整个实验组和其中机组只运行A回路的40组实验组进行了统计分析，找出COP和SOEER的主要影响因素，发现影响COP最主要的因素为机组冷量百分比，其次是供水温度，最后是用户侧流量。影响SOEER最主要的因素为机组冷量百分比，其次是用户侧流量，最后是源侧流量。为变供水温度下COP和SOEER呈现出的规律进

8、行了解释。同时发现机组运行过程中，为使供水温度稳定在设定范围内，机组一直进行着动态的能量调节，包括启停两个回路、每个回路的柱塞调节、电子膨胀阀的开度控制，同时对响应时间进行了探究。通过前期大量测试结果分析整理和热泵机组厂家提供的修正参数表，发现了同一负荷率下，机组修正COP的非标热力完善度基本不变的规律，提出了该型号机组的COP拟合公式，方便求解热泵机组功率，同时利用水泵测试结果，拟合出源侧水泵功率计算公式和用户侧水泵计算公式，建立了水源热泵水系统的能耗模型，利用matlab软件，