湖水源热泵的应用分析
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水源热泵系统在高效节能热力工程设计中的应用随着全球能源消耗的增加和环境污染的日益严重,高效节能成为了现代热力工程设计的重要目标。
水源热泵系统作为一种能够提供持续、可靠、高效的供暖、制冷和热水的技术,越来越受到热力工程师的重视和应用。
本文将讨论水源热泵系统在高效节能热力工程设计中的应用。
水源热泵系统利用水体作为换热介质,通过地下水或湖泊等水体吸热,通过热泵技术将低温热能升级为高温热能,并提供给建筑物的供热、供冷和热水需求。
相较于传统的空气源热泵系统,水源热泵系统具有更高的效能和更稳定的性能,特别是在极端气候条件下,其效果更加显著。
首先,水源热泵系统在供暖方面的应用非常广泛。
传统的供暖方式如锅炉供热、电采暖等存在燃料消耗量和供热效率低等问题。
而水源热泵系统可以借助地下水的恒定温度,实现低温能量的高效利用。
此外,水源热泵系统还可通过灵活的设计和控制,实现多个建筑物之间的热能共享,进一步提高能源利用效率。
其次,水源热泵系统在供冷方面也展现出优异的性能。
传统的空调系统通常以电能作为驱动力,而水源热泵系统则利用水体的稳定温度进行换热,从而降低了电能的需求量。
在夏季高温季节,水源热泵系统通过将建筑物内的热量排放到温度较低的水体中,实现了高效的制冷效果。
因此,水源热泵系统在商业建筑、办公楼、酒店等大型建筑物的空调需求中得到广泛应用。
除了供暖和供冷,水源热泵系统还能够满足建筑物的热水需求。
传统的热水供应系统通常通过电热水器或锅炉来提供热水,存在能源浪费和排放问题。
而水源热泵系统可以利用水体的稳定温度,提供可靠的热水供应,且能够根据需求进行灵活调控,节约能源并降低污染。
在高效节能热力工程设计中,水源热泵系统还可以通过与其他能源系统的协同运行,进一步提高能源利用效率。
例如,水源热泵系统可以与太阳能光伏系统相结合,在白天由太阳能供电,晚上则由水源热泵系统继续供热或供冷。
此外,水源热泵系统还可以通过与地源热泵系统、风能系统等的组合使用,形成复合能源系统,实现能源的互补和优化。
西安市某水源热泵系统经济性分析1. 引言1.1 研究背景水源热泵系统利用地下水或湖泊水域中的温度,通过热泵技术将低温热量提升为高温热量,用于供暖、制冷或热水等用途。
在西安市,水资源丰富,水源适宜,适合用于水源热泵系统的应用。
目前西安市水源热泵系统的应用还比较局限,尚未得到充分发展和推广。
对该市水源热泵系统的经济性进行分析,并将其与传统的供暖方式进行比较,有助于为其推广应用提供可靠的依据。
本研究旨在探讨西安市某水源热泵系统的经济性,为该市可持续发展和节能减排提供理论支持和实践指导。
1.2 研究目的研究目的是对西安市某水源热泵系统的经济性进行深入分析,探讨其在当地应用的可行性和优势。
通过对水源热泵系统的原理、应用现状以及环保性等方面进行综合研究和评估,旨在为相关决策部门提供科学依据和参考意见。
具体目的包括:1、了解水源热泵系统在西安市的实际应用情况,分析其在供暖、制冷等方面的效果和优势;2、评估水源热泵系统的经济性,包括投资回报率、运行成本等方面的核算;3、考察水源热泵系统对环境的影响和贡献,探讨其在减排和能源节约方面的潜力;4、总结水源热泵系统未来的发展趋势,为进一步推广和应用提供建议和展望。
通过本研究,希望能够全面了解水源热泵系统在西安市的实际应用情况,为其在当地的推广与应用提供理论和实践上的支持。
2. 正文2.1 水源热泵系统原理介绍水源热泵系统是一种利用地下水、湖泊、河流等水体中的低品位热能进行供热或制冷的系统。
其工作原理主要包括四个过程:蒸发器吸收周围环境热量变成蒸汽,压缩机将蒸汽压缩使其成为高温高压蒸汽,冷凝器释放热量使高温高压蒸汽变成高温高压液体,膨胀阀使高温高压液体通过膨胀进入低温低压状态,吸收热量从而完成循环。
水源热泵系统通过这样的循环过程实现了对水体中低品位热能的利用。
水源热泵系统在西安市得到了广泛应用,其中利用渭河、渭水等水体进行供暖和制冷已成为一种常见的方式。
通过水源热泵系统,可以实现能源的高效利用,降低运行成本,减少对传统能源的依赖,同时也能达到减排减污、清洁环保的效果。
水源热泵技术应用及实例系统分析水源热泵技术应用及实例系统分析水源热泵技术是一种利用地下水、湖泊或海水等天然水源作为能源的热泵技术。
该技术以水体中的热能为能源,通过制冷剂和换热器的作用,达到热能转换的目的。
水源热泵技术具有高效、环保、节能等特点,广泛应用于家庭、商业和工业等领域。
一、水源热泵技术的应用1.家庭采暖:水源热泵技术可以利用地下水或湖泊等自然水源为能源,通过循环供暖系统实现家庭供暖。
该技术具有低能耗、环保、安全等特点,逐渐取代了传统的燃气、燃油等供暖方式。
2.商业建筑空调:水源热泵技术具有高效、稳定的制冷能力,能够满足商业建筑空调的需求。
通常采用水冷式水源热泵技术,通过地下水或湖泊等自然水源进行换热,提高制冷效率。
3.工业冷却:水源热泵技术在工业领域的应用主要集中在冷却领域。
如钢铁、化工、电力等行业,通过水源热泵技术实现工业冷却,大大节约能源和成本。
二、水源热泵技术实例分析1.家庭采暖实例某小区采用水源热泵技术进行供暖,利用地下水为能源,通过循环供暖系统为住户提供温暖的居住环境。
该项目年初投入使用,一年下来,能源消耗量降低了30%,能耗成本也大大降低了。
同时,该项目还应用了数控智能系统,实现了自动化控制,为用户创造了更加安全、节能、舒适的居住环境。
2.商业建筑空调实例北京一家商场在2019年采用水源热泵技术进行空调升级,并增加了太阳能板等新能源设备。
该商场年总用电量在升级前为800多万度,升级后仅为400多万度,用电量降低了50%以上。
同时,改建后的商场装置了多个智能监测点,能够实时监测商场各区域的温度和湿度,减少冷却能耗,提高了能源利用效率。
3.工业冷却实例浙江温州某电力公司采用水源热泵技术进行空调升级,应用了换热器和冷凝器等新设备,通过地下水为能源,在确保温度合适的前提下,大大降低了能耗成本。
该项目实现了节能、环保、稳定的工业冷却效果,提高了生产效率和环保效益。
三、总结水源热泵技术应用广泛,从家庭采暖、商业建筑空调到工业冷却等领域都有应用。
武汉地区几种热泵模式的能效与碳排放分析武汉地区几种热泵模式的能效与碳排放分析引言:随着我国经济的快速发展,能源消耗问题日益突出。
减少碳排放、提高能源利用效率已成为我国可持续发展的重中之重任务之一。
热泵作为一种高效节能的供暖方式,受到了越来越多地区的认可和应用。
本文将就武汉地区常用的几种热泵模式进行能效与碳排放的分析,旨在为该地区清洁能源的推广和应用提供参考。
一、空气源热泵模式空气源热泵模式是目前武汉地区最常见的热泵模式之一。
其工作原理是通过从室外空气中吸收热能,压缩提升温度,然后向室内传递热能供暖。
空气源热泵有较高的能效比,即每消耗一单位电能可产生多少单位热能。
研究表明,在武汉地区,使用空气源热泵供暖相比传统燃煤供暖,能效提高约30%,碳排放减少超过50%。
二、地源热泵模式地源热泵是通过利用地下的稳定温度来进行供暖。
地下的温度相对较稳定,利用地下埋设的地源热泵回收地热,进行供暖供应。
地源热泵模式的能效比比较高,尤其适用于大规模建筑或工业用途。
而在武汉地区,由于土地成本较高,地源热泵的应用还相对较少。
但是从能效和碳排放的角度来看,地源热泵模式仍是一个非常具有潜力的绿色供暖方式。
三、水源热泵模式水源热泵模式利用地下水或湖泊水等水源进行供暖。
通过水的稳定温度来进行热能的回收和供应。
与地源热泵类似,水源热泵模式的能效比相对较高,但在武汉地区的应用却相对较少。
值得一提的是,武汉地区丰富的江河湖泊资源使得水源热泵模式在这里具备了很大的发展潜力。
四、太阳能热泵模式太阳能热泵模式是近年来越来越受到关注的一种绿色能源供暖方式。
它将太阳能光热能与热泵技术有机结合,通过太阳能热集热器收集太阳能转化为热能,再通过热泵进行供热供暖。
太阳能热泵模式具有很高的能效和较低的碳排放,并且具备了全天候稳定供暖的能力。
但由于武汉地区的气候特点,太阳能热泵模式的应用仍需进一步研究和技术改进。
结论:综合以上几种热泵模式的能效与碳排放比较分析,空气源热泵模式在武汉地区是目前最为适用的绿色供暖方式。
热泵技术在建筑能源系统中的应用与性能分析摘要:本文旨在探讨热泵技术在建筑能源系统中的应用与性能,并对其进行深入分析。
通过文献综述和案例研究,我们阐明了热泵技术在提高建筑能效、减少能源消耗方面的潜力。
在性能分析方面,我们关注热泵系统的热效率、经济性和环境影响,以全面评估其在建筑能源系统中的可行性。
通过论证和比较,我们提出了一些建议,以优化热泵技术的应用,推动其在建筑领域的更广泛应用。
关键词:热泵技术,建筑能源系统,性能分析,能效,可行性随着社会对可持续发展的日益关注,建筑能源系统的效能成为重要议题。
在这一背景下,热泵技术作为一种环保、高效的能源利用方式,受到了广泛关注。
本文旨在深入探讨热泵技术在建筑领域的应用,并通过性能分析来评估其在提高能效、减少能源消耗方面的潜力。
1.热泵技术概述热泵技术基于热力学中的制冷循环原理,采用制冷剂在不同压力和温度下的相变过程来完成热能的转移。
主要包括蒸发、压缩、冷凝和膨胀等过程。
通过这些过程,热泵系统能够从低温环境中吸收热量,然后通过压缩和冷凝将热量释放到高温环境。
热泵技术根据工作原理和介质的不同可分为空气源热泵、水源热泵、地源热泵等。
其中,空气源热泵通过空气中的热能实现能量转移;水源热泵利用水体中的热量;地源热泵则通过地下土壤或岩层中的热量完成能量转移。
随着对能源效率和环保性的要求不断提高,热泵技术在建筑、工业和农业等领域的应用逐渐增加。
研究者们致力于提高热泵系统的性能,降低能源消耗,推动热泵技术的可持续发展。
同时,一些新型热泵技术,如吸收式热泵、磁性制冷热泵等也在不断涌现。
热泵技术广泛应用于建筑领域,包括住宅、商业建筑和工业厂房等。
在供暖方面,热泵系统可以替代传统的锅炉和电加热系统;在制冷方面,热泵系统则可以提供高效的空调服务;此外,热泵技术还在热水供应、温室农业等领域展现出良好的应用前景。
2.热泵技术在建筑能源系统中的应用热泵技术在建筑能源系统中的应用涵盖了供暖、制冷和热水等多个方面。
水源热泵系统的优化设计与应用随着经济的发展和人们环保意识的逐渐提高,节能减排成为了当代社会最为重要的一个议题。
在众多节能减排技术中,水源热泵系统凭借其高效、低耗、环保等特点越来越受到人们的关注与青睐。
水源热泵系统是利用湖泊、河流、地下水等水资源作为换热介质的一种热泵系统,它不仅具有空调、供暖、供热等多重功能,而且具有长寿命、维护简单、运行平稳等优点。
然而,水源热泵系统的效率受到很多因素影响,为了更好地发挥其优点,需要优化设计。
本文将介绍水源热泵系统的优化设计与应用相关内容,以期对有关人士提供一些参考。
1.水源热泵系统简介水源热泵系统是指将水资源作为热源或冷源,采用热泵技术进行热能交换的系统。
该系统主要由热泵、水源管道、室内机、室外机、水箱等组成。
它的主要优点包括:(1)环保高效:水源热泵系统是利用水资源作为换热介质,不会产生像空气源热泵系统那样的噪音和污染,为环保节能提供了良好的解决方案。
(2)维护保养简单:水源热泵系统主要是由水泵、水管和热泵等部件组成,相对于其他系统来说,它的维护保养非常简单方便,可以为用户节省不少时间与精力。
(3)运行稳定可靠:水源热泵系统的运作稳定可靠,因为水源热泵系统是利用水资源作为换热介质,具有很好的稳定性和可靠性。
2.水源热泵系统的优化设计(1)地下水井的选址:合适的地下水井选址对水源热泵系统的运行至关重要。
应选择地下水含量丰富、地下水水位较高、水质优良、地下水流速合适的地段,以保证水源热泵系统的运行效率和稳定性。
(2)水泵的选型:水泵是水源热泵系统的核心部件之一,其效率和性能的好坏直接影响到水源热泵系统的运作效率和使用寿命。
因此,在设计水源热泵系统时,应根据实际需求选择合适的水泵,并合理配置和组合水泵。
(3)水箱的容量:水箱容量影响了水源热泵系统的热稳定性和热效率。
一般来说,水箱容量应该设置得尽可能大,以确保充分利用水源热泵系统的热能,提高其热效率。
(4)室内机的布局:室内机的布局直接影响到水源热泵系统的使用效果,应该根据室内空间和使用需求合理布局,避免空气死角的产生,以保证室内空气的流通和凉爽温暖。
浅谈湖水源热泵系统方案清晨的阳光洒在湖面上,波光粼粼,微风拂过,带来一丝丝湿润的空气。
我站在湖边,思考着如何将这湖水的温度转化为我们需要的能量。
于是,湖水源热泵系统方案在我脑海中逐渐浮现。
我们要了解湖水源热泵系统的工作原理。
简单来说,就是通过提取湖水中的低温热量,经过热泵的压缩机进行压缩,将低温热量转化为高温热量,再通过末端设备将热量传递给建筑物,达到供暖和供热水的作用。
与此同时,湖水吸收了热量,温度降低,再排放回湖中,形成一个良性循环。
我们来看看湖水源热泵系统的优势。
湖水温度相对稳定,不受季节和气候的影响,可以为热泵系统提供稳定的热源。
湖水源热泵系统运行过程中,无燃烧、无排放,对环境友好。
再次,湖水源热泵系统投资回报期短,运行成本低,经济效益显著。
那么,如何设计一个优秀的湖水源热泵系统方案呢?一、项目背景及需求分析1.项目背景本项目位于某湖泊附近,占地面积1000亩,建筑物总面积50万平方米。
湖泊水质清澈,水量充足,具有较高的利用价值。
项目旨在利用湖水源热泵系统为建筑物提供供暖和供热水,实现绿色、环保、高效的目标。
2.需求分析(1)供暖:冬季供暖面积为50万平方米,供暖时间为4个月。
(2)供热水:全年供热水量为1000吨/天。
二、系统设计1.热源选取根据项目背景和需求分析,本项目选用湖水作为热源。
湖水源热泵系统采用闭式环路,以防止湖水污染和生物入侵。
2.热泵机组选型根据供暖和供热水需求,本项目选用高效、稳定的湖水源热泵机组。
机组采用多台并联方式,以满足不同负荷需求。
3.管网设计4.末端设备本项目末端设备包括散热器、风机盘管和热水系统。
散热器选用高效、美观的钢制散热器;风机盘管选用低噪音、高效的风机盘管;热水系统选用高效、节能的太阳能热水器。
三、投资估算及经济效益分析1.投资估算本项目总投资约为1.2亿元,其中设备购置费用占60%,土建费用占20%,安装费用占10%,其他费用占10%。
2.经济效益分析四、结论一、湖水水质保护事项:长时间抽取湖水可能会影响水质,甚至导致湖水生态失衡。
水源热泵空调的能耗分析与设计随着城市化进程的不断加快,空调的普及率也在逐年提升。
而随着节能减排的全球倡导,各企事业单位、政府,以及普通家庭大力推广使用低碳环保的空调产品,水源热泵空调就应运而生。
它不仅具备传统空调的制冷、制热、换气、湿度调节等功能,而且具备强大的节能功能,既能保证室内环境的舒适度,还能大幅降低能耗。
在本文中,将进行水源热泵空调的能耗分析与设计,希望能对广大读者的日常生活带来帮助。
一、水源热泵空调的工作原理水源热泵空调(Water Source Heat Pump Air Conditioner)是指以地下水或河流湖泊等为热源、冷源的舒适型调节设备。
它的工作原理就是利用水源热泵循环水流,将水源热能从地下或水体中吸收,再通过加压便能瞬间将热转移到热源器。
空向循环次数多,温度升高,达到制冷或制热的目的。
二、水源热泵空调的能耗优势传统空调系统的设备大都是单向的制冷或制热,效率较低,能耗较高。
而水源热泵空调具有多种对能耗优化的特点。
1、高效节能:水源热泵空调具有高效节能的特点,当室外环境温度较低时,系统可以获取与运行能耗比较接近的能量,从而减少失掉的能量,并提高能量利用率。
同时,水源热泵空调的回收率比传统空调高30%左右,可以节省大量能源。
2、环保:使用水源热泵空调,不会产生热染污染、声染污染及噪音等对人体有害影响。
油烟、燃烧物等有害物质不会排放,在室内环保不受污染。
3、安全稳定:水源热泵空调的制冷剂是水,不易燃爆,不会产生电磁辐射,不会损害设备的长期使用稳定性。
三、水源热泵空调能耗分析1、制冷时的能耗分析:水源热泵空调制冷时,采用地下水或水源热泵,通过热交换器将水源的热能转化为制冷制热,以制冷为例,在制冷状态下,水源掉温、压缩机及循环泵的耗能是比较大的,所以能耗的核心就是制冷机的制冷效果。
2、制热时的能耗分析:制热状态下,由于室外温度低,制冷机的效率变低,制热能力就受限制,同时电动机、压缩机及循环泵的消耗也会增加。
江、河、湖水源热泵系统技术要点文章来源:《中国地源热泵发展研究报告(2008)》水源地源热泵高效应用关键技术研究与示范课题组编写1.工程勘察地表水源热泵系统方案设计前,应对工程场区地表水源的水文状况进行勘察。
只要项目地点附近有大量地表水源,就应该把它作为系统可能的冷、热源进行调查研究。
地表水源热泵系统勘察应包括以下内容:(1)地表水水源性质、水面用途、深度、面积及其分布;(2)不同深度的地表水水温、水位;(3)地表水流速和流量;(4)地表水水质;(5)地表水利用现状;(6)地表水取水和回水的适宜地点及路线。
地表淡水的水温受气候影响较大,全年处于波动状态。
掌握地表水的水温变化规律是实验地表水热泵系统的前提。
地表水水温的勘察应包括今年的极端最高和最低水温,同时掌握全年水温变化曲线也很重要。
对于水位较深的水体,还应对冬季和夏季不同深度的水温进行现场测试。
根据勘察结果,可以初步判断地表水源长期的温度变化范围是否在系统允许的范围内。
另外,应根据吸热量和排热量计算水温降低或提高的数值,并确定是否在能够接受的范围内,是否对水源中的生态环境造成影响。
地表水水位就流量勘察应包括近年最高和最低水位及最大和最小水量。
对流入水体的水源温度也应进行勘查,不同的流入水源可能温度不同,应分别进行勘察,如地下泉水的流入、河水的流入、人工水源的流入等。
地表水水质勘察应包括,引起腐蚀与结垢的主要化学成分,地表水源中含有的水生物、细菌类、固体含量及盐碱量等。
地表水源热泵系统勘察结束后应提交地表水水文勘察报告,报告中应对地表水源热泵系统设计方案提供建议。
建议应包括以下内容:(1)取水方式和回水方式;(2)取水口和回水口位置;(3)供水管和回水管网分布及埋深;(4)水处理方式和处理设备。
2.水温变化特定及换热能力(1)换热过程地表淡水与外界的热交换主要通过太阳辐射、天空辐射、与空气的对流换热、蒸发、与大地的热传导,以及水源流入流出带走的热量。
湖水源热泵的应用分析在空调行业提倡节能减排的前提下,湖水源热泵作为能效比高,无污染的热量交换,实现利用可再生能源节能的目的,应用案例越来越多。
本文通过对深圳某学校拟设计的湖水源热泵,在南方的气候,具体的湖水条件下,通过计算分析,讨论湖水源热泵应用的可行性。
标签:湖水源热泵空调湖水冷却1 工程概况学校附近约 1.5万平米的湖水作为夏季空调冷源,为确保实际工程中不会出现因湖水散热能力不足而导致湖水源热泵效率下降的状况,需要对湖水源热泵应用在某学校的可行性做如下科学验证:“在极端情况下,持续的空调系统排热是否会使湖水温度明显升高(>30℃)。
”2 计算模型2.1 基本原理在实际应用过程中,湖水存在的得热和散热环节包括:①空调系统的排热,QHV AC;②湖水吸收的太阳辐射,Qsolar;③湖水表面与空气热湿交换,Qair;④湖水与湖底和四壁的对流换热,Qsoil。
环节①和②主要发生在白天,主要使湖水温度升高,环节③和④全天都会存在,主要使湖水温度降低。
各个环节的综合效果可能是白天湖水在获取空调排热和吸收太阳辐射后温度升高,夜间通过对流换热和蒸发向外散热,温度逐渐降低。
根据以上分析,建立湖水的能量平衡方程式如下:ρVC=QHV AC+Qsolar+Qair+Qsoil(1)其中,ρ——水密度,1000 kg/m3;V——水体积,湖水深1~3米,平均按照2米计算,湖水表面积为1.5万m2,则水的体积为30000m3;τ——时间,s;QHV AC——空调系统在当前小时内排放的热量,kJ;Qsolar——湖水当前小时吸收的太阳辐射热量,kJ;Qair——湖水当前小时与空气热质交换获得的热量,kJ;Qsoil——湖水当前小时与土壤换热获得的热量,kJ;2.2 湖水与空气换热假设湖水温度分布均匀,则湖水与空气的显热交换热量为:Qair_s=h(tair-tb)A/1000=h(tair-twater)A/1000 (2)其中:h——空气与水表面间的显热交换系数,h=5.7+3.8v(见),W/(m2.℃);A——湖水表面积,15000m2;tair——主体空气温度,℃;twater——水表面温度,近似为湖水平均温度。
湖水与空气潜热交换热量为:Qair_t=rhd(dair-db)A/1000(3)其中:r——汽化潜热,25~30℃的湖水可取2440kJ/kg;hd——湿交换系数,kg/m2,hd=h/Ca(Ca=1.01kJ/(kg.℃));d——空气含湿量,kg/kg。
湖水与空气的全热交换热量为:Qair=Qair_s+Qair_t(4)2.3 太阳辐射太阳光照射到湖水表面后一部分被反射,一部分穿透整个水体,在穿透过程中部分被湖水吸收,部分透射到湖底,部分辐射被湖底反射到湖水中。
太阳光照射到水表面后,大致有3.5%的太阳光被反射到大气中。
穿透水体的太阳光主要为可见光,该部分能量占43%。
可近似认为湖水的反射率为0.035,透射率为0.43,吸收率为0.535。
湖水底部土壤的反射率可近似取值为0.1。
仅考虑湖底一次反射,则湖水吸收的太阳辐射热量Qsolar(kW)为:Qsolar=Qsun(a+τρsoilα)A/1000(5)其中:Qsun——为照射到湖水表面的总太阳辐照度,W/m2α——水的吸收率,0.535τ——水的透射率,0.43ρsoil——湖水底部土壤的反射率,0.12.4 湖水与土壤换热2.4.1 竖直平板水与平板的自然对流换热计算公式为(按层流考虑):Nu=Nu=(6)对于竖直平板的常规情况,g=9.8, a=14.9*10-8 ,ΔT=5,l=1,λ=61.8*10-2Pr=5.42,γ=0.805*10-6所以hsoil,1=32.232.4.2 水平平板水平平板自然对流换热(按层流考虑):Nu=0.54*(Gr*Pr)1/4(7)h=Nu*λ/HGr=所以hsoil,2=29.49深圳市全年平均温度按照22.2℃计算,一定深度下的土壤温度几乎等于全年空气温度,考虑到湖水深度为1~3米,该深度下的土壤温度会略高于全年空气平均温度,为了安全考虑,土壤温度按照28℃取值。
则湖水与土壤的换热量计算公式为:(8)其中,F——湖壁面面积,12000m2;tsoil——土壤温度,取28℃。
2.5 空调排热某学校空调设计负荷为1773kW,日累计负荷为62.1 MJ。
本项目冷机COP按4.74计算空调系统冷凝器的排热量,设计日最大排热量为2146.6 kW,累计排热量75.2×103MJ (每天可使湖水温度升高0.6℃)。
2.6 数学模型根据以上分析,湖水逐时温度可按照下式计算:模拟计算过程中主要设置如下:湖水初始温度为30℃,计算时间为1个月(最热的8月);湖水温度平均分布;计算时间内每天的空调排热量均相等;计算周期内不会出现下雨的情况。
3 模型验证3.1 实测结果2008年8月中旬,对某学校校区湖水温度进行现场实测,测试内容包括湖面风速、环境空气温度、环境空气相对湿度、不同深度湖水温度。
测试时间10:30~16:30,每隔半小时记录一次数据。
风速测点选择离湖面1.5m高,四周无灌木遮挡的湖边位置,测试结果见图1,当日平均风速为2.2m/s。
分别测试深度为0.5米、1.5米和2.0米深湖水温度和空气环境参数,如图2所示,0.5米深湖水温度受室外环境温度影响较大,两者温差较小。
当湖水温度超过1.5米以后,湖水温度基本不变,受室外环境温度影響较小。
测试当日室外环境平均温度为33.6℃,0.5米、1.5米和2.5米深湖水平均温度分别为30.8℃、26.9℃和26.6℃。
3.2 对比分析当没有空调排热时,公式(9)中QHV AC?为0,湖水温度计算式可表示为:计算中模型中相关设置说明如下:湖面风速按照实测参数取值,为2.2m/s;室外参数暂取《建筑热环境分析专用气象数据集》中本地区典型年的逐时温度,但是在比较模拟结果和实测结果时,选取室外气象参数与实测当日温度接近的几天的模拟结果;土壤平均温度按28℃取值;忽略湖水水平方向和竖直方向的温度分布;计算选取为1个月(8月);计算时间步长为1小时,其中半小时的数据以1小时数据线性插值得到。
根据8月室外气象逐时参数,典型年气象数据中8月17日~8月20日的室外空气温度与实测环境温度接近,8月17日~8月20日白天11:00~16:30的平均空气温度分别为33.1℃、33.6℃、34.1℃和33.8℃,四日平均温度为33.6℃,实测当日环境平均温度为33.6℃,可选取8月17日~8月20日白天计算水温与测试值进行对比。
根据不同温度的逐时水温,近似得到湖水平均水温。
实测当日湖水日平均温度为28.1℃,四个计算日的湖水日平均温度在27.9~28.3℃之间,误差为-0.8%~0.7%,计算结果与实测结果较为吻合。
4 计算结果_考虑空调排热4.1 湖水得热分析湖面风速取 2.0m/s(处于安全考虑,风速略低于实测的2.2m/s),则8月份湖水单位体积吸收太阳辐射热量为119.4MJ/m3,空调排热为77.7MJ/m3,蒸发散热为175.9MJ/m3,通过土壤散热17.2MJ/m3,通过空气散热6.9MJ/m3。
太阳辐射为主要的得热环节,湖水蒸发是主要的散热环节。
随着空气温度的变化和太阳辐射的变化,湖水并非总处于得热状况,而是有的时间以得热为主,有的时候以散热为主。
当室外空气湿球温度低,太阳辐射小时,湖水以散热为主,湖水温度降低;反之,湖水以得热为主,湖水温度升高。
4.2 湖水温度分析以30℃为起始计算温度,计算8月份逐时水温,可得如下结论:①湖水初始温度尽管设定为30℃,但是在5天后湖水温度即可稳定,初始温度的影响几乎可以忽略;②不考虑8月1日~5日湖水温度未稳定的计算数据,8月份湖水最高温度为29.8℃,白天空调时间段内平均水温为28.5℃;③白天湖水温度逐渐升高,晚上温度逐渐降低,白天最大温升不超过2℃,一般在1~1.5℃之间。
4.3 初始计算温度影响选取不同的初始计算温度计算湖水8月份逐时温度,不同初始计算温度计算所得的湖水温度在4天以后的计算结果几乎完全一样,因此在以为1月为计算周期的前提下,湖水初始温度对计算结果的影响可以忽略。
5 讨论在以上计算过程中,对计算模型进行了不同程度的假设,从工程应用的角度出发,各种假设的可能的影响如下:计算结果为湖水平均温度,实质上湖水温度在空调系统排水口附近温度最高,空调系统抽水口附近温度最低,计算所得的平均温度将高于实际抽水温度。
实测结果表明,湖水平均温度为28.1℃时(0.5米深湖水平均温度为30.8℃),而1.5米深湖水溫度为26.9℃,2.5米深湖水温度仅为26.6℃。
8月份每天排热量均为设计日排热量,除了最热时刻空调排热量为设计日排热量外,其他时间排热量将小于设计日排热量。
计算中每天按照设计排热量计算是偏安全的做法。
实际应用中,可能出现下雨的情况,一旦下雨,湖水温度将出现明显降低。
本文认为整个8月份均不下雨,属于偏安全的做法。
综上所述,本文在计算按照极端情况考虑,计算条件比实际情况恶劣,如果按照该文计算条件下的结果能满足工程所需,则可以认为实际计算温度依然能满足工程需求。
6 结论应用本文采用的数学模型计算所得湖水温度与实测水温相比,误差小于5%,计算模型能较为真实地预测空调系统向湖水排热时湖水温度的变化;8月份湖水逐时温度最高值为29.8℃,8月空调时间段平均温度为28.5℃,低于空调冷凝器进口温度设计值(32℃),可利用湖水作为某学校空调系统的冷源向建筑供冷;计算中的主要参数均按极端不利条件取值,因此实际运行时湖水温度甚至有可能比计算温度低。