南方地区开式湖水源热泵的应用_secret

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1、建筑资料下载就在筑龙网南方地区开式湖水源热泵的应用简介：我国南方地区的地表水资源丰富，其中蕴藏着丰富的低位热能，适合于建造地表水源热泵系统。2004年，在湖南省湘潭市城市中心区建造了利用湖水的试验性的开式水源热泵区域供冷供热系统。建造该系统前对运行时湖水水温分布进行了模拟分析。对系统投入运行以来每日的湖水进水温度进行了监测，对湖水源热泵和风冷热泵的能效比进行了测试。测试结果表明，该湖水源热泵的能效比及运行稳定性均优于风冷热泵。1前言节能环保的地源热泵技术越来越受到人们的关注。按照ASHRAEhandbook规定的标准术语⑴，地源热泵包括土壤源热泵，地下水源热

2、泵和地表水源热泵(SurfaceWaterHeatPump,SWHP)。十.壤源热泵和地下水源热泵在我国已经冇~~些比较成功的应用，但地表水源热泵的研究和应用还比较少。而我国南方地区的地表水资源丰富，存在着大量的江河湖泊。长江屮下游地区、珠江三角洲地区和东南沿海地区的地表水总量在全国地表水总量中所占的比例就将近70%[2]o与空气温度相比，南方地表水水面2m以下的水温在一天屮变化很小，是水源热泵较理想的低位热源。湘潭城市中心区有面积为56000m2的人工湖，2003年以來，中心区内陆续建成和将耍建成市委大楼、市政府大楼、广电屮心和大剧院。这四幢建筑相距非常近

3、，都离人工湖不远，适合于建造水源热泵区域供冷供热系统。2004年夏季该系统建成并对市政府大楼和大剧院供冷。木文介绍前期研究工作及系统试运行的测试结果及分析。2系统介绍地表水源热泵分为闭式和开式两种形式。闭式系统将换热盘管放置在湖底或河的底部，通过盘管内的循环介质与水体进行热交换。冬季制热时，一般采用防冻液作为循环介质。这种系统容量一般比较小。在开式系统屮，从湖底或河的底部抽水，送入板式换热器与循环介质换热；在冬季水温较高的南方地区，也可以将水处理后直接送入热泵机组，换热后在离取水点一定距离的地点排放。开式系统的换热效率比闭式系统高，初投资低，适合于容量更大的

4、系统，该系统为开式系统。系统的构成见图1。屮央机房位于一个公共广场的地下层，与各建筑的距离均不到280mo人工湖平均水深2.7m,取水处深3.5m,取水点在水面下2.5m处,距机房约100m，湖水泵和水处理装置均位于机房，多台螺杆式热泵机组并联。为防止进水温度较低时蒸发器可能出现结冰，在湖水泵的出口设冇辅助加热器，热源为来自附近一家宾馆的蒸汽。如果湖水温度低于7°C,湖水需在辅助加热器屮加热到7°C后再进入蒸发器。敞开水体屮的水不宜直接通过机组，先要进行净化处理。采用投药的化学处理方法会污染湖水。该系统使用物理方法处理湖水。湖水首先进入旋流除砂器，除去水屮的

5、颗粒物；然后通过综合水处理器，利用其屮的高频高压电场及复合过滤体系进行杀菌灭藻和净化过滤处理。对处理前后的水质进行了检测（见表1）,含沙量和浑浊度这两项变化最明显，处理后各项指标均能满足机组的要求。表1处理前后的水质对比含沙量（mg/L）浑浊度（NTU）PH值总硬度（mg/L）处理前57.6528.16162处理后105.38.11155.2图1系统构造不意图3湖水温度模型对一定的水体而言，所能承担的负荷有一定的限度，否则会使机组的运行工况恶化。在应用湖水源热泵前，采用模拟的方法对放热、取热给水温带來的影响进行了预测。对丁湖泊、池塘用作热泵的热源（汇）或热电

6、厂的冷却池，多采用二维模型，如文献［3］和文献［4］中的模型。该模型首先解浅水方程，计算出流速分布，然后将解得的速度值代入二维对流扩散方程屮，计算出温度分布。采用有限元法或有限差分法求解二维模型需要耗费较多的机时，不便于在工程实际屮应用，本文对二维模型提出一种简便的算法。系统运行吋，射流以较大的动量沿垂直于湖岸的方向排入湖屮，受取水的影响向左偏转。人工湖的横向宽度不是很宽（B=100m）,基本呈矩形状。由于纵向流速非常小，可将左向流动视为均匀的明渠流。湖水较浅，忽略纵向弥散的作用，只考虑纵向移流；认为横向和纵向的扩散系数相等。采用垂向平均的对流扩散方程：d&

7、d&（d2&d2&）3.6K&dtdx（饭2卽2丿pcH⑴式屮，—超温（弱温）水体与口然水体Z间的温羌，=TW-Ta；E——扩散系数，nF/h；Qo—I水水量，n?/h；H、B——湖的平均深度和平均宽度；m；K——超温（弱温）水体的散热（得热）系数，其计算式为［氷式屮，Ts—温（弱温）水体表面水温，认为Ts=Tw；es>P—温度等于几时空气中的饱和水蒸气分压力和大气压力，mmHg；Ua—米处的风速，m/s「冰而上.、.、Ch—水而发射率、Stefan-Boltzmann常数及波温常数；将射流中心线视为线源，并口分成〃等分，则毎等分可视为点源，各点源处的温差c

8、（/）的计算公式见文献［6］、［7］、［8］o考虑边