湘潭市某区域供能冷热源设计与系统性能研究

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1、学校代码10530学号201510181968分类号TU995.3密级公开硕士学位论文湘潭市某区域供能冷热源设计与系统性能研究学位申请人王泉指导教师龙激波副教授学院名称土木工程与力学学院学科专业建筑与土木工程研究方向建筑节能二零一八年五月DesignofColdandHeatSourceandStudyonSystemPerformanceofEnergySupplyinaCertainAreaofXiangtanCityCandidateQuanWangSupervisorAssociateProf.JiboLongC

2、ollegeSchoolofCivilEngineeringandMechanicsProgramArchitecturalandCivilEngineeringSpecializationBuildingEnergyConservationDegreeMasterofEngineeringUniversityXiangtanUniversityDateMay,2018摘要当前，伴随着国家新型城镇化发展战略的实施，我国城市化进程进一步加快，能源和环境之间的矛盾日益突出并受到越来越多的关注。由于建筑能耗占据社会总能耗较大的

3、比重，其中又以空调能耗为主，在推进城市节能减排和可持续发展的过程中，如何降低空调能耗成为了关键所在，区域供冷供热技术在此发挥了重要作用。我国的夏热冬冷地区存在着丰富的地表水资源,这为水源热泵技术的应用提供了良好的自然条件。随着区域供冷供热以及水源热泵技术在国内的大范围应用和推广,区域水源热泵供冷供热系统在夏热冬冷地区因此而变得备受青睐，但同时也面临着如何降低系统能耗以及减轻对环境的污染影响等方面的问题。本文以湘潭市某区域水源热泵供冷供热系统为研究对象，利用Dset建筑负荷模拟计算软件，建立居住、办公、商业等三种典型建筑物

4、理模型，模拟计算得出该区域范围内建筑群全年8760小时逐时冷热负荷并进行分析。结合建筑群全年负荷特性，确定了夏冬季空调系统运行时间为：夏季5月1日至9月30日，冬季11月15日至次年3月15日。针对常见的取水方式提出了湘江水质调节和量调节两种取水方案，并结合湘江水源热泵系统能耗组成计算理论，通过对比分析不同取水方案对系统能耗的影响，得出该系统在不同取水方式下的全年总能耗变化趋势，从而得出该区域湘江水源热泵系统最优取水方式为：夏季采用取水温差为5℃的量调节取水方式，冬季采用取水温差为3℃的量调节取水方式。根据该区域水源热泵

5、系统优化后的取水参数，利用CFD计算机模拟技术，对湘江水源热泵取排水温度场以及湘江水体截面平均水温进行模拟分析，并以渠道入河口水平面处为坐标原点建立三维立体坐标系，结果显示：夏季湘江取水口处温度为31.1791℃，较湘江初始水温升高约0.0091℃，冬季湘江取水口处温度为13.9731℃，较湘江初始水温降低约0.0069℃。为进一步降低湘江水体温升，提出一种湘江水源热泵+冷却塔联供系统，分析并预测了冷却塔在该地区的夏季逐时出水温度，并对联供系统的能耗和取排水热扩散进行计算和模拟分析，结果表明：夏季联供系统总能耗为3119

6、4.60MW·h，与原夏季湘江水源热泵系统方案相比，能耗降低约269.22MW·h；湘江取水口处温度为31.1740℃，较湘江初始水温升高约0.0040℃，与原湘江水源热泵系统相比，湘江取水口处温度降低约20.0051℃；湘江水温升超过1℃的水域面积为413.69m，与原系统相比，湘江水域温升超标面积缩小了87.98%，湘江水域温升超标面积只占到该段湘江水域面积的0.138%，联供系统温排水对湘江水体温度影响范围进一步缩小。关键词：区域供冷供热；水源热泵；全年负荷特性；冷却塔；热扩散IAbstractAtpresent,

7、withtheimplementationofthenationalstrategyforthedevelopmentofnewurbanization,theprocessofurbanizationinChinahasbeenfurtheraccelerated,thecontradictionbetweenenergyandenvironmenthasbecomeincreasinglyprominentandgetmoreattention.Asbuildingenergyconsumptionoccupiesa

8、largerproportionoftotalenergyconsumptioninthesociety,oneofthebiggestenergyconsumptionisair-condition,intheprocessofpromotingenergy-saving,emission-reductionand