江水冷热资源区域化应用规划问题研究

本文在调研与测试的基础上,将江水源热泵区域化应用系统与常规系统进行了比较,得出该系统具有负荷变化范围大、取水能耗大、组成结构庞杂、能效影响因素多、调解难度大等特点。其次,根据上述特点,建立了取水泵、热泵机组、输配一次和二次水泵的能耗模型;取常用制冷剂 R22为例,以热力学原理对系统制冰和空调工况下的能耗分别进行计算,得出单位制冷量下的能耗比例为1.584:1;以圆管直埋式敷设管道为例,借助一维传热模型推导出输配管道长度l上的管道温升计算公式,并根据相关测试数据对该公式进行了隔热效率和附加损失的修正,得到管道温升计算公式,给出了公式的适用范围;另外,以最具代表性的枝状管网为例,在确定的管网拓扑结构下,以输配系统全生命周期最佳经济性为目标建立模型,以整数规划法优化输配管径,借助LINGO软件编程计算,得出了各输配范围a下各管段的最佳管径;再次,以重庆地区典型住宅、酒店、办公及商业为例,对建筑负荷进行模拟,得出各不同建筑的单位面积全年负荷曲线,并根据所建立的区域模型中不同建筑的比例,将曲线逐时叠加,得出区域范围内总负荷以10％为频段的时间比例。
　　本研究根据不同负荷率下的运行时间比例,借助所建立的江水源热泵区域化应用系统能耗模型及输配冷量损失数学模型,计算出各输配范围下系统夏季供冷运行时单位末端冷量下的平均能耗,并拟合出该能耗与输配范围间关系的方程;运用上述方程,以常规系统中能效较高的VRF系统在不同制冷剂输配当量长度下的单位末端冷量为限值,得出在取水高差20m时,0.12kw/m负荷密度下,对应于VRF系统制冷剂管道当量长度8m、50m和100m的区域范围分别为a?243.1m、762.2m、1324.5m;0.082kw/m、0.062kw/m负荷密度下的情况为:200.1m、663.0m、1111.9m和158.7m、498.8 m、867.2m。即a随着负荷密度的增加呈增大趋势,且负荷密度越大,则对应当量长度的影响越小。而在保持负荷密度0.12kw/m不变的情况下,15m、20 m取水高差下的a分别为377.8m、898.8m、1463.3m和243.1m、762.2m、1324.5m,25m、30 m高差下的情况与此相似。即a随取水高差的增大呈减小趋势,且高差越大,取水高差的影响越小。建立上述两种系统的LCC(全寿命周期成本)数学模型,以VRF系统成本为上限,求得各负荷密度、取水高差下的经济供冷范围。分析得出该范围大于相同条件下的能耗限定范围,总结出二者随负荷密度与取水高差的变化而变化的趋势一致,且后者变化幅度更大,约为前者2倍。针对某江水源热泵区域供冷项目,将之以本文中提出的优化方法进行了优化,并将优化前后的系统与常规空调系统进行对比,运用所建立的模型及计算方法,计算出了两种系统的年运行能耗和全生命周期成本,以验证本文中对江水源热泵区域供冷系统优化方法及服务范围的研究成果。