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再生水源热泵应用于供热系统的研究与评价

作　者: 曹姗姗
导　师: 赵华
学　校: 哈尔滨工业大学
专　业: 供热、供燃气、通风及空调工程
关键词: 再生水源热泵集中供热经济性环境评价一次能源利用率
分类号: TU833.1
类　型: 硕士论文
年　份: 2011年
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内容摘要

煤炭、石油、天然气、电能、太阳能、地热等构成了我国供热的主要能源,虽然有了一定的多样化,但是以煤炭为能源的供热方式仍然占据集中供热的主导地位。集中供热锅炉房和热电联产占总供热量的80%以上,其他供热方式所占的比重较小。随着我国能源紧缺的加剧,以化石燃料为主的热电厂和区域锅炉房集中供热方式受到了挑战。与此同时,城市污水(包含原生污水、污水厂二级出水、中水)蕴含着丰富的低位热能,这部分热能品位较低,不适合应用于工业生产,却是水源热泵的优良热源。热泵系统通过消耗一部分高位能回收再生水中的低位热能,用于集中供热,既可以降低化石燃料的使用,缓解能源危机,又降低了城市废热、大气污染物的排放,环境效益明显。本文将经过处理的城市污水统称为再生水。本文首先以富锦市某规划小区的热源方案为例,介绍了再生水源热泵系统的设计,包括取水排水系统、换热器设计、再生水利用方式以及热泵机组的设计。其次,建立了再生水源热泵系统与燃煤锅炉、燃气锅炉、燃油锅炉的热经济学模型,分析了各个方案供热成本的构成。应用热经济学的分析方法,对设计的再生水源热泵系统的经济性进行了详细分析,并分析了电价、贷款利率对再生水源热泵供热成本的影响。再次,从热源的生命周期角度出发,对再生水源热泵系统与传统供热系统的环境影响进行评价。首先建立了热源简化的边界模型,统计热源生命周期内的污染物排放总量,将数据进行标准化,然后进行加权评估,最后得出系统的环境影响负荷。评价结果表明,再生水源热泵系统的环境影响要小于燃煤锅炉房。最后,从一次能源利用率的角度,评价了再生水源热泵分别采用电驱动、汽轮机驱动和燃气轮机驱动时的节能效果,为实际工程中热泵驱动能源的选择提供参考。

全文目录

摘要  4-5
ABSTRACT  5-10
第1章绪论  10-19
  1.1 研究背景及意义  10-11
    1.1.1 研究背景  10
    1.1.2 研究意义  10-11
  1.2 国内外研究现状  11-17
    1.2.1 国外研究现状  11-12
    1.2.2 国内研究现状  12-13
    1.2.3 污水源热泵换热器的研究  13-16
    1.2.4 污水源热泵应用过程中的主要问题  16-17
  1.3 本课题的主要研究内容  17-19
第2章再生水源热泵系统的设计  19-28
  2.1 工程背景  19
  2.2 热负荷的计算  19-21
  2.3 热泵系统设计  21-23
    2.3.1 工艺流程设计  21-22
    2.3.2 热泵机组选型  22
    2.3.3 中介水循环水泵的选择  22-23
  2.4 再生水取水排水系统设计  23-24
    2.4.1 再生水取排水系统设计  23
    2.4.2 再生水水量及输送管道设计选择  23-24
  2.5 再生水换热器设计  24-27
    2.5.1 换热器的选择  24
    2.5.2 管壳式换热器设计  24-27
  2.6 本章小结  27-28
第3章再生水源热泵供热系统的技术经济分析  28-40
  3.1 热经济学简介  28
  3.2 热经济模型的建立  28-31
    3.2.1 再生水源热泵系统的热经济模型  29
    3.2.2 燃煤锅炉的热经济模型  29-30
    3.2.3 燃气锅炉的热经济模型  30-31
    3.2.4 燃油锅炉的热经济模型  31
  3.3 供热成本的构成分析  31-37
    3.3.1 投资成本λX 的计算  32-33
    3.3.2 运行成本λY 的计算  33-36
    3.3.3 维护成本λZ 的计算  36-37
  3.4 四种供热方案供热成本的比较  37
  3.5 影响因素分析  37-39
    3.5.1 贷款利率对投资成本的影响分析  37-38
    3.5.2 电价对运行成本的影响分析  38-39
  3.6 本章小结  39-40
第4章再生水源热泵的环境评价  40-50
  4.1 生命周期评价简介  40
  4.2 研究目的与范围的确定  40-42
    4.2.1 研究对象及目的  40-41
    4.2.2 研究范围的确定  41-42
  4.3 清单分析  42-44
    4.3.1 数据统计  42-43
    4.3.2 清单分析  43-44
  4.4 影响评价  44-47
    4.4.1 影响类型的划分及特征化  44-45
    4.4.2 影响潜值的标准化  45-47
  4.5 加权评估  47-48
  4.6 环境影响负荷  48-49
  4.7 本章小结  49-50
第5章再生水源热泵驱动能源的选择  50-56
  5.1 电动热泵用能分析  50-52
  5.2 汽轮机驱动热泵的用能分析  52-53
  5.3 燃气轮机驱动热泵站用能分析  53-55
  5.4 本章小结  55-56
结论  56-57
参考文献  57-63
致谢  63

再生水源热泵应用于供热系统的研究与评价

内容摘要

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