滯流水體冷熱負(fù)荷承載能力研究.pdf

1、目前國內(nèi)關(guān)于滯流水體冷熱負(fù)荷承載能力的理論基礎(chǔ)研究比較少,在滯流水源熱泵工程應(yīng)用方面還處于工程探索階段。而且,由于缺乏科學(xué)理論指導(dǎo),實(shí)際工程中出現(xiàn)了一些問題,直接影響到了滯流水源熱泵技術(shù)的節(jié)能性發(fā)揮以及工程應(yīng)用推廣。本文針對滯流水體的冷熱負(fù)荷承載能力及其影響因素開展一些應(yīng)用基礎(chǔ)理論研究,主要研究內(nèi)容及結(jié)論如下:
　　 ①通過對國內(nèi)外滯流水水源熱泵工程所出現(xiàn)問題的調(diào)研、分析、總結(jié),基于“累積負(fù)荷量”的角度,提出滯流水體冷熱負(fù)荷承載

2、能力的定義;并給出不同約束條件下滯流水體的冷熱負(fù)荷承載能力的計(jì)算式Q1=CP·G·(tmax-t)-Q1、Q2=CP·G·(t'-tmin)+△Q2,便于定量計(jì)算滯流水體的最大排、取熱負(fù)荷承載能力。通過理論分析,指出滯流水體原熱特性、水體水溫允許限值、水體與周圍環(huán)境之間換熱是影響并決定滯流水體冷熱負(fù)荷承載能力的主要因素;實(shí)際工程滯流水體冷熱負(fù)荷承載能力計(jì)算中,實(shí)地調(diào)研測試、詳細(xì)掌握水體原熱特性以及水體界面換熱條件是非常重要、必要的;同時(shí)

3、,為合理確定滯流水體水溫允許上下限值tmax、tmin,應(yīng)充分考慮不同社會約束、工程約束(安全運(yùn)行約束、能效約束等)、生態(tài)環(huán)境約束條件的綜合影響。
　　 ②通過實(shí)測手段,以長江流域滯流水體為主,兼顧夏熱冬冷、夏熱冬暖、溫和地區(qū)以及寒冷地區(qū),對不同季節(jié)的滯流水體水溫進(jìn)行了全面測試。根據(jù)實(shí)測結(jié)果的對比、分析,得到了滯流水體的水溫分布與變化規(guī)律。
　　 ③在實(shí)測、調(diào)研的基礎(chǔ)上,通過對滯流水體表面換熱的分析,得到滯流水體不同季節(jié)

4、的水溫形成機(jī)理;建立了本體特征條件下空調(diào)季、采暖季滯流水體的水溫物理模型、數(shù)學(xué)模型;利用“最小二乘”擬合原理,將空調(diào)季水體垂向水溫分布擬合為n次多項(xiàng)式t(h)=nΣi=0ai·hi、采暖季水體垂向水溫分布擬合為常數(shù)函數(shù)t=C1,這樣使水體水溫分布數(shù)學(xué)模型在滿足精度條件下更便于量化計(jì)算,并具有實(shí)際操作性。
　　 ④根據(jù)能量平衡原理,在不考慮冷熱負(fù)荷利用形式等影響條件下,提出較為準(zhǔn)確、簡易、便于操作的滯流水體冷熱負(fù)荷理論承載能力計(jì)算

5、方法、工程求解方法,為工程可行性論證階段初步計(jì)算滯流水體冷熱負(fù)荷承載能力、初步判斷項(xiàng)目可行性提供科學(xué)依據(jù);分析了水體初始平均水溫、水體幾何特性、水體水溫限值等影響因素對水體冷熱負(fù)荷理論承載能力的影響,同時(shí)分析了水體生態(tài)環(huán)境約束對水體負(fù)荷承載強(qiáng)度的限制;提出以臨界初始平均水溫-tlim、-tlim作為判斷水體是否具備冷熱負(fù)荷承載能力的臨界參數(shù),有助于定性判斷水體的冷熱負(fù)荷承載可行性;以重慶某水庫為例,介紹滯流水體冷熱負(fù)荷理論承載能力的計(jì)算

6、方法以及計(jì)算過程,同時(shí)計(jì)算得到該水體空調(diào)季、采暖季單位水表面積排、取熱負(fù)荷理論承載能力。
　　 ⑤根據(jù)水體表面換熱理論計(jì)算,指出滯流水體水溫(尤其表面水溫)變化對水體表面換熱影響非常顯著(空調(diào)季,水溫每升高1℃,水體表面平均得熱量減小230％～采暖季,水溫每降低1℃,水體表面平均散熱量減小270％),負(fù)荷利用條件下滯流水體表面換熱必須加以考慮:在理論計(jì)算、CFD模擬計(jì)算的基礎(chǔ)上,提出負(fù)荷作用條件下滯流水體表面換熱的另一種計(jì)算方法

7、——理論近似計(jì)算:以重慶某水體為例,對理論近似計(jì)算和CFD模擬計(jì)算的結(jié)果進(jìn)行比較,分析結(jié)果僅相差9.5％,說明理論近似計(jì)算的計(jì)算精度可滿足工程應(yīng)用要求、是可行的;對比分析了開式、閉式水源熱泵系統(tǒng)中影響滯流水體冷熱負(fù)荷承載能力的因素,發(fā)現(xiàn):對于閉式系統(tǒng)以及存在“中間換熱”的開式系統(tǒng)而言,由于換熱溫差的影響,將降低水體冷熱負(fù)荷承載能力,因此實(shí)際工程中應(yīng)盡量減小中間換熱;實(shí)際工程中,由于排水影響范圍相對整個(gè)湖體表面而言比較小、系統(tǒng)運(yùn)行初始階段

8、排水水溫低于表面水溫,因此相對底部排水而言,表層排水對水體排熱負(fù)荷承載能力的影響并不明顯,水體冷熱負(fù)荷承載能力僅相差6.1％;相比負(fù)荷連續(xù)使用模式,負(fù)荷間歇使用模式有助于提高水體冷熱負(fù)荷承載能力,但提高的程度并不明顯。
　　 ⑥建立滯流水體冷熱負(fù)荷承載能力的工程評價(jià)原則、評價(jià)體系;提出滯流水體冷熱負(fù)荷承載能力的工程評價(jià)方法與流程;建立滯流水體冷熱負(fù)荷承載能力的等級;以重慶某滯流水源熱泵項(xiàng)目為例,對水體冷熱負(fù)荷承載能力進(jìn)行評價(jià),并