空气源热泵在冬奥会滑雪场馆供暖的应用研究

发布时间：2017-09-01 18:19

  本文关键词：空气源热泵在冬奥会滑雪场馆供暖的应用研究

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【摘要】：热泵技术是一种行之有效的节能方法,通过吸收低品位能源达到制热或制冷的目的,节约大量高品位的电能、天然气和燃煤燃油等,减少CO_2的排放。因此既有很大的经济效益,也有很大的社会效益,符合目前我国节能环保的基本政策。空气源热泵已广泛应用于长江中下游地区,而在广大的北方地区,由于机组的低温适应性以及结霜等问题使得空气源热泵作为供暖系统的热源推广应用较为缓慢。如今,空气源热泵系统在已经具备的较为成熟的空调制冷功能基础上,正在克服弊端,大幅度提高在低温环境下的制热能力。本文提出两种空气源热泵供暖系统,第一种为以R404A为制冷剂的空气源热泵系统,制冷剂R404A目前已广泛应用于制冷系统中,但将制冷剂R404A直接应用于空气源热泵供暖的研究较少,并根据R404A空气源热泵机组的具体参数建立数学模型进行模拟计算。第二种为CO_2以为制冷剂的空气源热泵系统,传统研究多针对CO_2热泵热水器,而将CO_2空气源热泵作为热源应用于供暖系统研究较少。此系统解决了传统CO_2空气源热泵高回水温度时制热效率低的关键技术瓶颈。将这两种空气源热泵供暖系统应用于2022年冬奥会某滑雪场馆,在整个供暖季最冷期对机组进行为期72天的现场实验测试,测试期室外平均温度-11.65℃,R404A与CO_2空气源热泵机组均运行情况良好。测试结果表明,R404A机组的平均出水温度为38.3℃,测试期逐日能效比平均值为2.25,排气温度低于90℃。CO_2机组平均出水温度为62.2℃,测试期逐日能效比平均值为2.17,排气温度低于125℃,高出水温度使CO_2空气源热泵作为热源直接用于散热器供暖成为可能。测试期间室内温度、热水出水温度及室内舒适性均达到用户要求。测试结果与模拟计算结果对比,具有较好的一致性。通过测试,得到空气源热泵机组在河北张家口地区的结霜除霜规律,总结不同供暖系统机组除霜过程对机组进出水温度的影响。对空气源热泵作为供暖系统热源时出现的其它问题及解决方案进行总结,为空气源热泵在张家口地区乃至整个北方地区的应用提供实际经验和指导。结合本项目的实际投资运行情况与传统的供暖方式在经济效益、节能效益以及环保效益进行综合比较,可得空气源热泵供暖系统目前在北方地区的推广具有较好的经济效益,很好的节能效益与环保效益。
【关键词】：R404A空气源热泵 CO_2空气源热泵 供暖应用 节能环保
【学位授予单位】：兰州交通大学
【学位级别】：硕士
【学位授予年份】：2016
【分类号】：TU832
【目录】：

• 摘要4-5
• Abstract5-10
• 1 绪论10-21
• 1.1 研究背景10-12
• 1.1.1 我国能耗现况与建筑节能分析10-11
• 1.1.2 我国北方供暖模式现状11-12
• 1.2 空气源热泵系统简介12-14
• 1.2.1 热泵简介12
• 1.2.2 热泵系统的分类12-13
• 1.2.3 空气源热泵的工作原理及特点分析13-14
• 1.3 空气源热泵在北方地区推广困难的主要问题分析14-17
• 1.3.1 结霜与除霜问题综合分析14-15
• 1.3.2 机组低温适应性问题综合分析15-17
• 1.4 制冷剂的发展过程17-19
• 1.4.1 制冷剂的发展替代过程17-18
• 1.4.2 制冷剂R404A的国内外发展动态18
• 1.4.3 制冷剂CO_2的国内外发展动态18-19
• 1.5 本课题研究意义及主要内容19-21
• 1.5.1 研究意义19
• 1.5.2 主要内容19-21
• 2 替代工质的理论循环计算分析21-27
• 2.1 张家口地区应用空气源热泵的气候条件分析21-22
• 2.2 工质的性质对比分析22-23
• 2.3 热工性能对比分析23
• 2.4 理论循环计算23-26
• 2.4.1 计算条件23-25
• 2.4.2 计算结果25
• 2.4.3 计算结果分析25-26
• 2.5 本章小结26-27
• 3 新工质的理论分析及模拟计算27-36
• 3.1 R404A机组简介及运行原理27-28
• 3.2 R404A机组的数学模拟28-32
• 3.3 计算结果分析32-34
• 3.4 CO_2机组的简介及运行原理分析34-35
• 3.5 本章小结35-36
• 4 空气源热泵在冬奥会滑雪场馆应用的实测研究36-62
• 4.1 项目概况及设计方案36-40
• 4.1.1 项目概况36-37
• 4.1.2 设计方案37-40
• 4.2 测试对象与测试方法40-43
• 4.2.1 测试对象40-41
• 4.2.2 测试仪器41
• 4.2.3 机组性能参数的测量与计算方法41-43
• 4.3 机组的低温特性分析43-46
• 4.4 空气源热泵在张家口地区结霜与除霜问题综合分析46-53
• 4.4.1 空气源热泵在张家口地区结霜规律分析46-50
• 4.4.2 空气源热泵除霜时对机组供回水的影响分析50-53
• 4.5 机组综合能效分析53-59
• 4.5.1 测试期机组综合能效分析53-56
• 4.5.2 机组实测值与模拟值的对比分析56-58
• 4.5.3 机组实测能效拟合曲线对比分析58-59
• 4.6 机组的其它问题分析59-61
• 4.6.1 蒸发器下侧积冰问题分析59-60
• 4.6.2 室外温度较高时机组连续启停问题分析60
• 4.6.3 机组融霜水排放问题分析60-61
• 4.7 本章小结61-62
• 5 空气源热泵供暖系统的综合效益分析62-73
• 5.1 经济效益分析62-70
• 5.1.1 评价方法62
• 5.1.2 主要的经济参数62-63
• 5.1.3 本系统的经济效益具体分析63-66
• 5.1.4 不同供暖方式的经济效益比较分析66-70
• 5.2 节能效益分析70-71
• 5.3 环保效益分析71-72
• 5.3.1 污染物排放量对比分析71
• 5.3.2 CO_2减排量计算分析71-72
• 5.4 本章小结72-73
• 6 结论与展望73-75
• 6.1 结论73-74
• 6.2 展望74-75
• 致谢75-76
• 参考文献76-79
• 攻读学位期间的研究成果79

【参考文献】

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本文编号：773684