地下水地源热泵系统的节能诊断与优化

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1、北京工业大学工学硕士学位论文3个城市各建一座采用地源热泵供暖空调的商业建筑，以推广这种“绿色建筑”，缓解中国对煤炭和石油的依赖程度，从而达到能源资源多元化的目的【271。2006年，《地源热泵系统工程技术规范》和《可再生能源法》的实施，进一步规范了地下水地源热泵系统的应用推广。从我国南方的深圳、广州到过渡地区的上海、南京直到北方地区的北京、大连等城市的公共建筑和住宅建筑，地下水地源热泵系统都有了广泛的应用，据不完全统计目前国内地下水项目己近300个，最大单项工程建筑面积已达16万吖。在北京，截止到2005年底，发展热泵供暖面积约700万m2，超过全市总建筑面积的1％，规划到2010年

2、，热泵发展面积达到3500万m2，占全市总建筑面积的5％左右；特别是2006年上半年，北京市发改委牵头，会同城市相职能部门关9个单位，联合下发了《关于印发关于发展热泵系统的指导意见的通知》，对地下水地源热泵系统进行了鼓励和限制，对推动和规范地下水地源热泵系统起了积极作用。目前比较有代表性的地下水地源热泵系统工程主要包括：友谊医院三期地下水地源热泵系统工程、警察学院地下水地源热泵系统工程、嘉和丽园公寓楼地下水地源热泵系统工程、澳洲康都地下水地源热泵系统工程等。大量的工程应用对地下水源热泵的研究起到了巨大的推动作用，目前已有文献对一些地区的具体情况进行经济性研究分析，主要有天津大学杨惠等

3、人【28】以地下水源热泵系统的费用年值为目标，对其进行分析与工程应用研究；内蒙古工业大学许向荣、贺玲例等人【29l通过内蒙古科技厅地下水地源源热泵系统工程实例，对地下水地源源热泵系统在寒冷地区实际运行的经济性、环保性进行了简单的分析；罗英、任兆成【30】从初投资、运行费用等方面对北京警察学院地下水地源源热泵系统工程进行了介绍分析；北京工业大学的赵建成、张海涛等人【3l】对地下水地源热泵与水蓄能设计相结合的一个工程实例进行了经济性分析。另外有一部分学者对地下水源热泵系统模型和模拟方面做了一定的研究，如辛长征、朱颖心【32】对地下水地源热泵系统井群运行的地下含水层传、蓄热性能模拟研究；何

4、满潮、刘斌等133】对地热单井回灌渗流场理论进行了研究；华中理工大张昆峰、马芳梅等【34J对地下水地源热泵系统进行冬季工况运行的数值模拟分析。当然还有一大部分是对系统在运行中出现的问题及预防措施进行了研究，主要涉及回灌阻塞问题【24，3邓61、腐蚀与水质问题【]3,14,37_391、节能运行控制【4¨3l等问题。4．3课题研究内容、思路及特色1．3．1研究内容鉴于地下水地源热泵的研究现状，结合实际，本硕士学位论文将从以下六个4第1章绪论章节进行分析研究：第一章论述了课题的研究背景及意义，并对国内外的研究现状及本课题的主要研究内容进行了概述。第二章从地下水源热泵系统的概念和构成出发，

5、对地下水源热泵系统的特点和当前应用中存在的主要问题进行了系统阐述，并指出地下水地源热泵系统应用条件。第三章根据地下水地源热泵系统应用对水文地质条件的要求和北京地区的水文地质条件，大致将北京地区地下水地源热泵系统应用的水文地质条件分为三个区，分为适宜性较好区、适宜性一般区、适宜性较差区。另外，结合典型工程实例，分析了热源井设计、地下水回灌与除砂和系统形式等内容。第四章以某一地下水地源热泵系统典型工程为例，对其进行将系统负荷模拟分析，并将模拟结果和实测推算值相比较，验证负荷模拟的可靠性。第五章建立了地下水地源热泵系统可行性评价指标体系，并分析其关键指标因素，通过对一典型工程实例的可行性评

6、价来验证该评价指标体系的可信度。第六章结合前面章节的研究成果，针对性的选取北京地区某一住宅小区，对其负荷进行模拟计算，并从水文地质条件、地下水总水量需求、热源井布置、沉砂池设计、空调系统构成等方面对地下水地源热泵系统进行简单节能优化；另外，通过分析水源热泵机组、水泵系统、热源井的运行控制策略得出相应电耗；最后，对该地下水地源热泵系统进行可行性评价。1．3．2研究思路根据上述研究的内容，本课题的研究思路如图1．1所示。应用存在的主要问题水地源热泵应用的关键自察与设计(系统地下部分)ll空调系统部分(系统地上部关键影响因素分析I关键影响因素分析地下水地源热泵系统优化地下水地源熟泵系统可行

7、性评价指标体系典型案例工程应用分析图1-1本课题的研究思路Figure1-1Researchideasofthispaper5北京工业大学工学硕士学位论文1．3．3研究特色本课题通过结合几个实际典型工程的介绍分析，可以较为直观的了解地下水地源热泵空调系统的实际应用情况；另外，针对目前地下水地源热泵系统存在的主要问题，对影响地下水地源热泵系统的的关键因素进行了分析研究，并建立了地下水地源热泵系统可行性评价指标体系，有利于实现地下水地源热泵系统真正的高效节能，