“双碳”视域下浙江省地表水源热泵推广关键性技术研究展望

随着碳达峰碳中和实施方案的颁布,建筑领域空调系统降耗问题受到广泛关注,地表水源热泵技术作为重要的绿色发展技术之一其推广面临着一系列的问题。以浙江省为例,从地表水潜热资源前景分析、地表水源热泵技术利用前景分析和限制地表水源热泵发展的关键性技术研究现状,提出限制地表水源热泵推广的主要技术问题及突破方向。

寒冷地区地表水地源热泵系统设计及应用

我国北方寒冷地区冬季地表水温度最低会降到2℃以下,防结冰和取水工况设计是地表水地源热泵系统的关键。本文分析了寒冷地区冬季地表水温度特点,探讨了湖水可取热量的计算方法;研究了热泵系统的连接形式、运行工况和设备配置等问题。以青岛市高新区某大型河水源热泵系统为例,介绍了水源侧的取水工况和工艺设计。系统运行结果表明,优化后的水源热泵系统具有较高的稳定性和可靠性,可以在北方寒冷地区推广和应用。

江河湖海地表水源热泵系统节能与环境评价

利用江、河、湖、海地表水作为热泵冷热源为建筑物供暖空调具有重要的节能与环保意义，为此，分析了以大气为冷源的空调系统产生城市热岛效应后的能耗附加值及其定量化公式，提出并定义节能与用能系数的概念，推导制热、制冷条件下的计算公式，基于节能与用能系数的概念定量给出单位水量、单位温降或温升的节能与环保效益．研究表明，所建立的评价方法与公式能定量评价节能与环保价值．以大气为冷源的空调系统能耗附加值达20％以上，地表水源热泵系统节能系数在0．37～1，节能量达1．55～4．18MJ／（m^3·℃），二氧化碳少排放量达（1．4～4．82）×10^-3kg／（m^3·℃）．

污水及地表水地源热泵系统规范化设计研究

通过理论、实验及工程跟踪研究,分析了系统设计中的关键性问题与设计要点,包括系统形式、换热方式和换热工况、取水方法及防阻方法等。重点论述了换热工况设计,并给出了设计实例。介绍了防阻器专利产品的设计标准和工艺流程。

基于热平衡模型的温室地表水源热泵系统供暖设计与试验

为降低长江三角洲温室冬季供暖能耗,提出一种采用温室运行热负荷预测技术进行开放式温室地表水源热泵供暖系统(surface water-source heathump system,SWSHPS)的供暖设计方法。结合温室的工程运行实际和各种环境因素,建立了温室热平衡预测模型。并采用MATLAB/SIMULINK模块进行了8种温室环境条件下的能量数值模拟,计算了温室不同覆盖材料和保温幕状态的能耗,当室外空气温度为0℃时,纳米掺锑二氧化锡涂膜玻璃温室比普通浮法玻璃温室可减少能耗23%,夜间开启保温幕比收拢可减少能耗22%。最后进行了温室冬季供暖试验,试验结果表明:室内空气温度垂直分布较均匀,能够满足设计要求,1月份系统平均制热性能系数(coefficient of performance,COP)值为2.3。基于热平衡预测模型设计的温室地表水水源热泵供暖系统是可行的。

地表水地源热泵水温模型与水温模拟分析

建立了地表水地源热泵水温数学模型,采用试算法求初始水温,利用经典Runge-Kutta数值法模拟计算了地表水地源热泵水温。结合工程实例,对水温模拟结果进行了分析。

开式地表水源热泵在湖南某人工湖的应用研究

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，适合于发展地表水源热泵。2004年，在湖南省湘潭市建成了利用湖水的开式地表水源热泵系统用于区域供冷供热。建造该系统前，采用简化模型对运行时的水温分布情况进行了模拟分析。对系统投入运行以来每日的进水温度进行了监测，对地表水源热泵和风冷热泵的COP进行了测试。测试结果表明，在相同的热汇／热源温度和供水温度下，地表水源热泵的COP比风冷热泵高0．4-0．9，该系统的COP值和运行稳定性均优于风冷热泵。

地表水源热泵的技术经济与环保效益分析

地表水源热泵暖通空调领域的前沿技术,具有极其广阔的应用前景。提出了地表水源热泵应用的节能、经济、环保三类共15个评价指标及其计算确定方法,并对我国102个城市的各项指标进行了预测计算,结果表明地表水源热泵技术在我国南方地区经济效益显著,在北方地区则环保效益突出,而且各项效益还与城市的水源、规模、形状、气候、地理位置等因素密切相关。地表水源热泵技术具有巨大的社会效益和经济效益,应该加大推广力度。

地表水源热泵系统的设计

介绍了地表水源热泵系统的2种形式及其特点;研究了湖水传热的方式,并给出了湖水换热器的设计方法,包括循环介质流量、换热器类型、换热器的长度、换热器管径的确定。

地表水源热泵系统节能系数及环境影响研究

根据供暖空调的能耗过程,给出节能系数与用能系数的定义,基于热泵系统的运行模式,推导了制热或制冷工况的计算公式。还分析了以大气为冷源的空调系统产生城市热岛效应后的能耗附加值。按现有水源热泵运行性能给出了用能与节能系数定量值,计算了单位水量、单位温变的节能与环保效益。研究表明:地表水源热泵系统节能系数在0.37～1.00之间,热岛效应后的能耗附加值达20%,1.0m3地表水温变1℃节能量达1.55～4.18MJ/ (m3·℃),减少二氧化碳排放达(1.4～2.03)×10-3kg/(m3·℃)。

地源热泵的应用对环境的影响分析

地源热泵被认为是一种高效、节能、环保、有利于可持续发展的技术,它被认为是21世纪最有效的空调技术。然而地源热泵的大量使用也带来了一系列的环境问题。分别针对地表水源热泵、地下水源热泵以及土壤源热泵的使用对环境的影响进行了深入分析,并对可能的解决方案进行了讨论。

污水源及地表水源热泵取水换热技术研究应用进展

分析了污水源与地表水源热泵的取水换热特点,综述了国内外防阻、防腐、防藻、除垢技术及污水与地表水的换热应用状况,包括基本的原理、设备构成、换热效率、清污周期等,并指出了存在的问题及研究方向。

开式地表水地源热泵取排水方式研究

对目前应用地表水作为低位冷热源的地源热泵系统的三种取水方式——渗滤取水、浮船取水、直接取水进行了技术经济分析,结果表明三种方式均可行,但必须注意项目应用的具体情况。

新型地表水源热泵及其相关技术分析

综述了目前国内外地表水源热泵的应用研究概况,探讨了应用特点.针对当前技术存在的问题,提出了一种新型的地表水源热泵——地表水源凝固热热泵,并提出了一些亟待解决的问题.

空调冷水大温差技术工程应用分析

结合某宾馆空调系统节能改造,定性分析了大温差系统对冷水泵输送能耗、冷水机组以及末端设备换热性能的影响,发现采用冷水大温差后,尽管可以减少冷水输送量、降低水泵能耗,减少水系统初投资,但对于同一台机组,由于水流量减少,蒸发器水侧换热系数减小,机组的COP也减小。认为可以采用增加表冷器排数、增大传热面积、改变表冷器管程数等办法来保证大温差机组的运行性能,以使冷水大温差技术在宾馆项目改造中节能效果最大化。

中国气候区淡水源热泵适应性分析

针对地表水水源热泵的应用特点,对系统高效应用的条件进行了阐述。同时分析了中国各气候区内的水资源分布情况,结合其应用条件进行了地表水水源热泵的可行性分析。针对目前的气候分区,从水温和水质等方面对该气候区的水源进行了综合分析,根据水源热泵的基本使用要求,提出了优先选用水源热泵系统的气候区。根据部分气候区的实际测试数据,以及各气候区的暖通空调方式,综合水源热泵的使用特点和方式,提出了各气候区采用地表水源热泵系统适应性。

地表水源热泵管式换热法及其特性研究

本文介绍了管式换热法的原理及其优点,基于流动与换热准则关联式,分析比较了套管换热装置的换热特性、阻力特性;利用传热单元数ε-NTU法研究探讨了套管顺、逆两种形式的换热效率,并进一步分析了管式换热法的经济性。研究表明,管式换热法适宜长距离水源条件,应用范围广;套管装置换热Re数高,对流换热系数大50%,但流动阻力为普通换热方式的2～3倍;管式换热形式分为逆流与顺流两种,其中逆流较顺流可减少20%的套管换热面积或长度;另外,套管换热装置比普通换热方式需增加60%的换热管耗材量。

开式地表水源热泵系统取水能耗限值确定方法

对于开式地表水源热泵来说,取水能耗是决定系统节能性的关键因素。在水源热泵机组能耗模型、取水能耗模型等的基础上建立了开式地表水源热泵系统的能效比耦合模型,并得到了基于节能率的地表水源热泵系统的不同取水温度和不同取水能耗下的耦合限值。通过实际案例,计算得到了地表水源热泵系统不同取水温度下以及不同系统方式下的系统节能率,建立了开式地表水源热泵系统取水能耗限值方法。

低温地表水管内层流凝固过程的冰层增长规律

为深入挖掘地表水等环境友好型可再生能源,解决常规地表水热泵在寒冷地区应用的经济与技术难点,提出采集地表水凝固热的热泵系统的构想,为此,须掌握关键设备凝固热采集装置的管内冻结变化规律.采用近似方法分析冬季低温地表水的常壁温下管内层流流动水的冻结问题,模拟不同工况下水流的冻结特性及冰层增长的规律.分析表明:在Stefan数较小的情况下,显热影响可以忽略,可采用准稳态方法对管内水的凝固作近似分析,且该问题的控制参数仅为水和冰层表面对流换热参数.结冰初期某一参变量变化对冰层厚度的增长规律影响不明显,而随时间的增长影响逐渐加大.所得近似结果对凝固热采集装置的设计有重要指导作用,进而可使该技术拓宽到城市污水源热泵污水供水量不足的情形.

地源热泵的特点及发展前景

随着空调的日益普及,建筑耗能量迅猛增加。地源热泵作为建筑物供暖及制冷新技术,既保护环境又节约能源。其能量转换效率高、运营成本低,改善了夏热冬冷地区建筑热条件。介绍了地源热泵的分类及特点,列举美国、加拿大、瑞士等多个国家地源热泵系统的发展情况,分析了我国地源热泵的发展前景,对地源热泵和普通中央空调主机设置、运行效率、控制系统等方面进行了比较。