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地表水源热泵取排水系统适宜性分析

作　者: 黄昕
导　师: 丁勇
学　校: 重庆大学
专　业: 供热、供燃气、通风及空调工程
关键词: 地表水源热泵系统取排水适宜性排水热污染取排水影响分析
分类号: TU83
类　型: 硕士论文
年　份: 2013年
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内容摘要

工业革命以来，世界经济和人们生活水平得到了飞速的发展。能源危机和生态环境危机的出现，使节约能源、提高能源利用率、提倡可再生能源利用、走可持续发展道路成为全世界的共识。近些年来，我国不断加大推行可再生能源建筑应用的力度，重庆市和巫溪云阳两县先后获批了“国家可再生城市级示范”和“国家可再生县级示范”，地表水源热泵建筑应用技术在重庆地区得到了飞速的发展。目前，在重庆地区，不仅主城区涌现了一大批大型地表水源热泵项目，区县也开始尝试水源热泵技术应用，虽然整体运行效果良好，但也出现了各种各样的问题，首当其冲的是水体热污染等问题。本论文的研究首先从重庆市水源热泵应用技术条件出发，详细分析了包括长江、嘉陵江、小流量溪流和水库在内的重庆地区典型水体的水质、水温、水量等水资源情况。针对区县，还分析了小溪流和水库等热容量较小的水体在应用水源热泵时的应用特点和应注意的问题。其次，针对水源热泵取水和排水系统，本文探讨了取排水对环境和系统的影响。取水系统对水源热泵能效的影响从取水水温、取水水量、取水水质、取水方式和取水能耗5个方面阐述。其中，取水水量不足是区县应用水源热泵系统普遍存在的问题，为此提出本文安全取水量的研究。排水系统则探讨了其对水体环境和系统能效的双重影响。排水对水体环境的影响主要体现在热污染和热积累现象上，在实测的基础上提出了本文排水热污染的研究。排水对系统能效的影响体现在对取水水温的影响上，这也是区县一些水源热泵工程普遍存在的问题，为此提出了本文取排水适宜性的研究。本文对安全取水量的研究结合了理论分析和模拟的方法。从理论分析中，提出安全取水量的影响因素及适宜的取值范围。再通过模拟的方法，分析了20%取水量下冬夏季的水体温度场分布情况，对比了10%、20%、30%三种取水量下，夏季水体温度场分布情况，对比发现各取水量之间的差异较大，为此提出了夏季水源热泵系统的安全取水量范围。最后，结合项目实测，本文对排水热污染现象和项目取排水的适宜性进行了研究。实测案例包含3个不同类型的水源热泵项目，分别是两江水、小溪流和水库。测试发现，对于流动水体，排水热污染的影响范围较小，尤其是两江水和取水量较小的项目。此外，还对项目的取水排水适宜性进行了分析研究，实测研究发现：相比于传统的排水方式，排水渠的设置可以有效降低排水的温度，减少排水的热污染。水源热泵系统取水与排水的合理选择与布局，不仅可以减少取水排水系统的投资，还可以提高系统的运行效率。因此，在对水源热泵系统进行设计时，应充分分析项目的取排水适宜性。

全文目录

摘要  3-5
ABSTRACT  5-10
1 绪论  10-20
  1.1 研究背景  10-12
  1.2 国内外研究现状  12-18
    1.2.1 水源热泵系统的发展  12-13
    1.2.2 水源热泵分类  13-14
    1.2.3 取排水适宜性研究  14-18
  1.3 课题研究内容及意义  18-19
  1.4 本章小结  19-20
2 重庆市水源热泵应用技术条件分析  20-32
  2.1 两江水水温分布及应用情况  20-23
    2.1.1 两江水水温水质情况  20-23
    2.1.2 水源热泵技术应用情况  23
  2.2 区县水源热泵技术应用情况  23-31
    2.2.1 小溪流的应用特点  23-29
    2.2.2 小型水库的应用特点  29-31
  2.3 本章小结  31-32
3 取排水影响分析  32-48
  3.1 取水适宜性分析  32-42
    3.1.1 取水水温  32-35
    3.1.2 取水水量  35-36
    3.1.3 取水水质  36-38
    3.1.4 取水方式  38-39
    3.1.5 取水能耗  39-42
    3.1.6 小结  42
  3.2 排水适宜性分析  42-47
    3.2.1 排水对环境的影响  42-44
    3.2.2 排水对系统的影响  44-47
    3.2.3 小结  47
  3.3 本章小结  47-48
4 安全取水量限值研究  48-68
  4.1. 安全取水量分析  48-51
    4.1.1 安全取水量限值  48-50
    4.1.2 水体温度影响因素  50-51
  4.2 安全取水量模拟研究  51-60
    4.2.1 理论基础  51-53
    4.2.2 物理模型  53-55
    4.2.3 网格划分  55
    4.2.4 模拟计算结果  55-60
    4.2.5 结果分析  60
  4.3 不同取水量结果分析  60-67
    4.3.1 10%取水量模拟结果  61-63
    4.3.2 30%取水量模拟结果  63-65
    4.3.3 不同取水量下对比分析  65-67
  4.4 本章小结  67-68
5 排水热污染和取排水适宜性实测研究  68-100
  5.1 水体负荷承载能力分析  68-70
    5.1.1 水体的负荷承载力  69
    5.1.2 水体热积累效应  69-70
  5.2 两江水水源热泵项目排水对水体温度分布影响  70-81
    5.2.1 排水对温度场分布影响  73-77
    5.2.2 垂直方向水温分层  77-78
    5.2.3 取排水适宜性分析  78-80
    5.2.4 小结  80-81
  5.3 小溪流水源热泵项目排水对水体温度分布影响  81-90
    5.3.1 排水对温度场分布影响  82-86
    5.3.2 垂直方向水温分层  86-87
    5.3.3 取排水适宜性分析  87-89
    5.3.4 小结  89-90
  5.4 水库水源热泵项目水温恢复阶段水温分布情况  90-98
    5.4.1 水体的温度分布  92-94
    5.4.2 垂直方向水温分布  94-97
    5.4.3 取排水适宜性分析  97-98
    5.4.4 小结  98
  5.5 取排水适宜性研究结论  98-99
  5.6 本章小结  99-100
6 结论与展望  100-102
  6.1 结论  100
  6.2 展望  100-102
致谢  102-104
参考文献  104-108
附录  108
  作者在攻读学位期间发表的论文目录  108

地表水源热泵取排水系统适宜性分析

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