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水源热泵系统的综合研究与工程应用

作　者: 刘德彧
导　师: 王晓纯；高建岭
学　校: 北方工业大学
专　业: 机械电子工程
关键词: 节能环保设备水源热泵系统研发智能控制工程应用
分类号: TB65
类　型: 硕士论文
年　份: 2003年
下　载: 613次
引　用: 15次
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内容摘要

水源热泵作为一项节能环保技术，在一些西方先进国家已得到广泛应用，但由于热泵系统的技术含量高以及所用主要大型配件国内不能生产等各种原因，我国在热泵的研究和应用方面与西方先进国家差距较大。为缩小与国外的差距，促进我国节能环保事业和经济与社会的发展，本文结合北京市教委社科发展基金项目和来自北京、山东、哈尔滨等地区横向联合研究单位的资助，对水源热泵系统进行了全面深入的综合研究。文中根据热力学和数学理论分析了热泵的节能原理，给出了热泵能效比与水源关系的数学表达式。基于工程应用实际，建立了热泵运行的经济指标，为热泵在我国的应用提供了依据。在理论分析和对国外先进技术跟踪研究的基础上，本文研究开发了新型水源热泵。这种新型水源热泵采用的是法国产的DANFOSS系列最新型号的涡旋式压缩机。文中开发了多台涡旋机并联技术，成功地解决了单台涡旋机功率偏小无法满足大功率水源热泵需求的矛盾。在并联技术中，开发了回油装置，成功地解决了并联技术中回油不均衡等制约并联技术应用的问题。文中在输出功率240kW的热泵中，设计了回热装置，使该热泵能适用于高寒地区。热泵的主要技术指标经中国计量科学院检测，能效比达到1：4.2，该指标达到国内领先水平。文中提出了一整套水源热泵系统的控制方案，该方案可以有效地控制热泵的运行，并能根据能量的需求自动调节压缩机的启停数量。同时设计了多种保护压缩机和机组正常工作的功能，一旦出现运行故障，能有效防止热泵的损坏。文中的研究项目，都有具体的实际工程应用，针对实际工程中地下水源回灌困难等问题，本文提出了低温回灌、二次取热、单井回灌等多项行之有效的方法。工程应用结果显示了该项成果对节能环保事业的促进作用。

全文目录

第一章引言  11-20
  1.1 工程背景  11-14
    1.1.1 可持续发展与能源问题  11-12
    1.1.2 水源热泵的现实意义  12-13
    1.1.3 水源热泵的发展进程  13-14
  1.2 国内外研究现状  14-17
    1.2.1 国外研究现状  14-16
    1.2.2 国内研究现状  16-17
  1.3 本课题所作的工作  17-20
    1.3.1 建立了水源热泵的技术经济指标  17-18
    1.3.2 研究开发了新型高效水源热泵  18
    1.3.3 开发了完整的水源热泵智能控制系统  18
    1.3.4 水源热泵水系统的有效利用  18-19
    1.3.5 水源热泵的工程应用  19-20
第二章水源热泵的节能与技术经济分析  20-30
  2.1 水源热泵节能原理  21-22
  2.2 水源热泵技术经济分析  22-30
    2.2.1 经济指标  23-24
    2.2.2 计算条件  24
    2.2.3 方案的分析比较  24-28
    2.2.4 其他的技术经济数据  28-30
第三章新型水源热泵的优化设计与研发  30-57
  3.1 压缩机匹配设计与性能分析  30-40
    3.1.1 压缩机的性能分析  30-31
    3.1.2 压缩机的匹配设计与热泵开发  31-32
    3.1.3 本文所用涡旋压缩机的效能研究  32-40
  3.2 换热器特性与传热面积计算  40-45
    3.2.1 组合式板式换热器的特性与应用  40-41
    3.2.2 钎焊板式换热器的特性与相关设计  41-43
    3.2.3 壳管式换热器的特性与相关计算  43-45
  3.3 阀门及其它匹配件的性能分析  45-46
    3.3.1 制冷剂流量的控制  45-46
    3.3.2 四通阀的选用特性  46
    3.3.3 止回阀的使用  46
  3.4 三种水源热泵的开发与研究  46-57
    3.4.1 带四通阀活塞式水源热泵机组  47-48
    3.4.2 无四通阀活塞式水源热泵机组  48-49
    3.4.3 四台涡旋压缩机并联式水源热泵机组  49-57
第四章水源热泵智能控制系统研究  57-73
  4.1 运行控制与能量调节  58-62
    4.1.1 控制器逻辑工况设计  58-59
    4.1.2 控制器能量运行趋势  59-60
    4.1.3 控制器的功能参数与设定  60-62
  4.2 压缩机的保护控制原理与设计  62-65
    4.2.1 压缩机电机的保护功能  62
    4.2.2 压缩机的预热功能  62-63
    4.2.3 压力保护功能  63
    4.2.4 水流保护功能  63-64
    4.2.5 温度保护功能  64
    4.2.6 水源热泵保护与控制电气线路设计  64-65
  4.3 智能控制系统结构设计  65-73
    4.3.1 概论  65-66
    4.3.2 控制器的设计与程序结构  66-68
    4.3.3 计算机与控制器之间的接口与监控设计  68-73
第五章水源系统的研究  73-82
  5.1 地下水源系统  73-78
    5.1.1 开放式水源系统的研究  74-76
    5.1.2 水源系统的测试与分析  76-77
    5.1.3 水源供应系统的节能与匹配  77-78
  5.2 循环水系统  78-79
  5.3 水源流程系统设计  79-82
第六章工程应用与工程实例  82-96
  6.1 潘家园某住宅楼的水源热泵的工程应用  82-92
    6.1.1 冷负荷设计  82-85
    6.1.2 热负荷设计  85
    6.1.3 供暖方式的效能测试  85-86
    6.1.4 关于单井回灌的试验研究  86-89
    6.1.5 地下水源的渗流分析  89-92
  6.2 北京某别墅的供暖能量计算  92-96
结论  96-97
参考文献  97-100
致谢  100-101
攻读硕士期间所发表的论文及研究成果  101

水源热泵系统的综合研究与工程应用

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