城市地下空間熱能綜合利用系統(tǒng)研究.pdf

1、開發(fā)利用地下空間是醫(yī)治―城市綜合癥‖和解決城市人口、資源、環(huán)境三大難題的有效途徑，同時(shí)也是踐行科學(xué)發(fā)展觀和建設(shè)兩型社會(huì)的重要方面。通風(fēng)空調(diào)系統(tǒng)作為營造保障地下空間人工環(huán)境、進(jìn)而實(shí)現(xiàn)其可持續(xù)發(fā)展的一個(gè)主要手段，應(yīng)在保證室內(nèi)空氣品質(zhì)的前提下盡可能地實(shí)現(xiàn)節(jié)能環(huán)保。針對(duì)常規(guī)系統(tǒng)在資（能）源和環(huán)境兩大方面存在的問題，本文遵循能和熱的梯級(jí)合理利用原則，提出了統(tǒng)籌考慮多種用熱、以熱泵為主要設(shè)備的熱能綜合利用系統(tǒng)新理念。而且，還統(tǒng)籌考慮城市地下空間密集

2、區(qū)域內(nèi)的各類建筑，進(jìn)一步得到了一種以水環(huán)路為主要特點(diǎn)的系統(tǒng)應(yīng)用形式，實(shí)現(xiàn)了熱能在空間上的轉(zhuǎn)移和回用。此外，還提出了一種置于排風(fēng)井內(nèi)的水-空氣-制冷劑三流體復(fù)合換熱器，以之作為系統(tǒng)排熱和補(bǔ)熱設(shè)備。
　　依此理念，對(duì)熱能綜合利用系統(tǒng)所涉及的通風(fēng)空調(diào)系統(tǒng)、衛(wèi)生熱水系統(tǒng)、復(fù)合換熱器及空氣源熱泵機(jī)組和系統(tǒng)整體進(jìn)行了數(shù)學(xué)建模，以研究系統(tǒng)水環(huán)路及與之相連的主要設(shè)備的熱力特性。其中，空調(diào)機(jī)組空氣處理過程主要基于ε-NTU法；冷水機(jī)組制冷過程按照壓

3、縮機(jī)理論循環(huán)耗功計(jì)算和基于測(cè)試數(shù)據(jù)的熱損失擬合兩部分疊加考慮；衛(wèi)生熱水蓄熱水箱基于考慮了熱水分層效應(yīng)的多節(jié)點(diǎn)模型；復(fù)合換熱器中的空氣直接冷卻仍采用ε-NTU法，間接蒸發(fā)冷卻則基于各傳熱階段的熱平衡；對(duì)于熱能綜合利用系統(tǒng)整體，對(duì)其立體環(huán)網(wǎng)的各個(gè)管段采用質(zhì)點(diǎn)法，重點(diǎn)考慮其熱量平衡和質(zhì)量平衡。
　　運(yùn)用所得數(shù)學(xué)模型，將一個(gè)基于現(xiàn)實(shí)區(qū)域的系統(tǒng)應(yīng)用案例分別置于哈爾濱、北京、西安、上海、重慶和廣州的典型年氣候條件下進(jìn)行了基于逐時(shí)熱平衡的準(zhǔn)動(dòng)態(tài)

4、模擬。通過從終端效果、熱能需求、熱源消耗、水環(huán)路性能和主要設(shè)備運(yùn)行等方面對(duì)模擬結(jié)果的不同季節(jié)典型日逐時(shí)值、各自然月度平均值和年度統(tǒng)計(jì)值進(jìn)行考察，認(rèn)為系統(tǒng)能夠在不同地區(qū)不同氣候條件下實(shí)現(xiàn)正常運(yùn)轉(zhuǎn)，但其電耗整體呈現(xiàn)出南方高于北方、夏季高于冬季的總趨勢(shì)；同時(shí)，也發(fā)現(xiàn)復(fù)合換熱器雖能完成排熱任務(wù)，但其水側(cè)進(jìn)出口溫差小，致使系統(tǒng)水環(huán)路水溫震蕩、水泵功耗過高，工作效能還有待改善。
　　為評(píng)價(jià)前述案例模擬所得運(yùn)行數(shù)據(jù)，建立了包括效能評(píng)價(jià)和節(jié)能評(píng)價(jià)

5、兩大方面的熱能綜合利用系統(tǒng)能量性能評(píng)價(jià)指標(biāo)體系。在效能評(píng)價(jià)方面，從系統(tǒng)整體的能量總輸出/輸入比、室內(nèi)余熱的有效利用量與總發(fā)生量之比、有效回收熱量與熱回收設(shè)備電耗之比、水環(huán)路承載熱量與水泵電耗之比等角度分別提出了綜合能效比、熱能綜合利用率、熱回收效能、水環(huán)路效能等指標(biāo)，還結(jié)合了通風(fēng)空調(diào)系統(tǒng)能效比、單位溫差能耗、單位人均新風(fēng)量能耗及衛(wèi)生熱水系統(tǒng)能效比等。在節(jié)能評(píng)價(jià)方面，則從熱能綜合利用系統(tǒng)能耗相對(duì)于常規(guī)系統(tǒng)能耗的當(dāng)量熱量、等效電量、等價(jià)發(fā)電