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新风比对改进型地下水源热泵制热特性的影响

更新时间:2009-03-28

0 引言

建筑能耗占社会总能耗的比重越来越大,其中暖通空调系统的能耗占建筑能耗的一半以上[1-2]。地下水源热泵以地下水作为低位热源,利用高品位电能的驱动,实现热量从低位能向高位能转移的目的,从而承担建筑热负荷,具有节能、环保、运行费用低等优势,在国内外得到迅速推广[3-5]。随着地下水源热泵系统日益广泛的应用,国内外研究者在地下水源热泵的回灌问题、优化设计和运行管理等方面做了大量工作[6-10]。研究结果表明:复合式热泵系统具有更好的节能环保效果[11-12]。虽然地下水源热泵在工程上已经得到了广泛的应用,但是地下水储存的热能并没有得到充分利用。为此,本文旨在构建一种新型复合地下水源热泵空调系统,以实现地下水储存热能的梯级利用,从而节省高品位电能[13]。在建立热力学数学模型基础上,分析了新风比对设置新风预热器的地下水源热泵制热性能的影响。

  

图1 新型地下水源热泵空调系统原理图

1 设置新风预热器的地下水源热泵循环流程

传统地下水源热泵利用热泵机组蒸发器从地下水吸收热量以制取较高温度的热水,从而供给空调房间热量,维持房间温度稳定,其特点是地下水直接进入蒸发器释放热量,地下水所储存的热能并没得到充分利用。为了充分利用地下水热能,从能量梯级利用角度出发,在传统地下水源热泵基础上增加一个新风预热器,从而构建新型地下水源热泵空调系统,其创新性在于:地下水先进入新风换热器预热空调系统新风,再进入热泵机组,被二次吸收热量制取较高温度热水来加热空调系统的送风,从而实现地下水所储存热能梯级利用。该新型地下水源热泵空调系统的原理如图1所示。制热工况下,A阀关闭,B阀开启,地下水经旋流除砂器和过滤装置处理后,先流入新风预热器中预热新风,承担部分新风热负荷,再进入热泵机组内的蒸发器进行换热,之后被送入回水井内。将新风预热器地下水源热泵空调系统的冬季空气处理过程在焓湿图上表示,如图2所示。图2中:W为室外空气状态点;I为室内空气状态点;室外空气经过地下水预热到状态点W1,预处理后的新风与室内空气混合至状态点H;然后混合空气经过加热器加热至状态点G,经过加湿器加湿到状态点G1;最后,经送风机送入室内。

作为食品安全的技术保障部门,检验检测中心自然是行动的先锋。为做好技术保障,检测中心必须认真组织学习,认真分析食品安全现状,制定详细的抽样计划和检验检测工作方案,科学安排检验工作,尽量缩短检验周期。比如可根据不同食品特性和高风险食品种类,对重点样品做到重点监控、随到随检,提高行政监管的靶向性。

  

图2 冬季空气处理过程

2 数学模型

2.1 空气处理机组数学模型

(Ⅰ)新风预热器

新风预热器换热量:

Qfex=Ga(hfex,ao-hfex,ai)=WC(tfex,wi-tfex,wo)。

(1)

新风预热器传热系数[14]

k=31.97v0.48ω0.8

(2)

2014年1月至2015年1月我院对肾小球肾炎患者60例开展了分析研究,分成了参照组和实验组,实验组有17例男性,13例女性,平均(35.82±17.52)岁;参照组有16例男性,14例女性,平均(35.81±17.50)岁。根据患者的临床相关诊断标准来进行选取,排除有免疫系统疾病、认知障碍和沟通障碍的患者。此次研究两组的一般性资料对比不存在统计学差异性,能够进行比较分析。

NTU=kA/Cmin

(3)

 

(4)

(Ⅱ)新回风混合段

Gwhfex,ao+Ghhh=Gchc

(5)

(Ⅲ)加热器

空气与热水之间的换热量:

Qc=Gc(hM1-hM)=WcswCpw(tcsw,o-tcsw,i)。

(6)

(Ⅳ)加湿器

Ws=Gc(ds-dh)。

(7)

2.2 地下水源热泵机组数学模型

(Ⅰ)压缩机功率

P=mr(hcomr,o-hcomr,i)/η

(8)

为了分析新风比对设置新风预热器的地下水源热泵制热性能的影响,需要对设置新风预热器的地下水源热泵与传统地下水源热泵的制热量、能耗和性能因数进行比较分析。计算给定条件(洛阳市):①室外计算干球温度-7 ℃,相对湿度57%;②室内空气温度20 ℃,相对湿度50%;③根据水文地质资料,洛阳市地下水供水温度为16 ℃;④热泵机组压缩机指示效率0.8,电机效率0.8;⑤两种系统的新风量分别与地下水流量相同。依据上述热力学数学模型,运用VC++语言编写程序,进行模拟计算。

(Ⅳ)膨胀阀绝热节流过程

Qc=mr(hconr,i-hconr,o) =W1Cpw(tconw,i-tconw,o)。

(9)

在我看来,写作多年之后,“地下人”系列小说使黄金明的写作面目得到了全新的生成。“地下人”系列包括《剧本》《寻我记》《实验室》《蝉人》《看不见风景的房间》《倒影》《小说盗》《讲故事的人》等八篇。小说采用了橘瓣式结构,每篇各自独立又相互渗透,想象了人类在21世纪中叶的生存境遇、精神生活及其出路。“地下人”系列小说既通过对未来世界的空间及变形想象(胶囊公寓、人造天空、人造宇宙、逆进化的人等等)而包含了对现实的寓言化指涉,同时,这批小说由于内在的多声部复调特性和对小说本体的探讨而具有相当强的实验小说、元小说特征。某种意义上说,“地下人”系列的最大价值恰在于它的现实关怀和实验激情的融合。

Qe=mr(her,i-her,o) =WCpw(tew,i-tew,o)。

(10)

返乡创业农民工是壮大非遗文化产业的重要主体。由于返乡创业农民工了解外面的市场需求,当家乡的乡村旅游、文化休闲、观光农业等产业发展起来时,具有历史记忆、地域特点、民族风情的特色文化产品逐渐被人接受与熟识,因此返乡创业农民工能够参与市场竞争,做大做强非物质文化遗产的产业项目,推动非物质文化遗产的产业化发展。同时农民工返乡创业集群多渠道引进资金、人力来实现中小非遗文化企业的培育,有利于壮大非遗文化产业发展队伍,提升非遗文化产业的整体实力。

由于浙江省杭嘉湖平原涝水北排受阻,东排不畅,因此,杭嘉湖平原的涝水以后将主要依靠南排工程排向钱塘江。目前浙江省“治太”南排骨干工程正在进行组织实施或前期论证工作,对相邻省的影响较小。浙江省圩区整治规划在《条例》出台前于2010年就已批准实施,且在规划和整治中贯彻了“安全水利、生态治水、和谐水利”的治水新理念,圩区整治工作与《条例》精神完全一致。下一步,浙江省将严格按批准的规划、技术导则和管理办法组织实施圩区整治工作,对已列入规划尚未开始实施整治的边界圩区,将与有关市县一道做好与太湖局的沟通衔接。以后修编圩区整治规划时将按《条例》要求报省人民政府批准。

hz,i=hz,o

(11)

(Ⅴ)热泵机组制热性能因数

COPh=Qc/P

(12)

式(1)~式(12)中:W为地下水流量,kg/s;GwGhGc分别为新风量、回风量、总风量,kg/s;hh为回风的焓值,J/g;hc为混合后空气的焓值,J/g;ds为送风状态点空气的含湿量,‰;dh为混合后空气的含湿量,‰;Cpw为水的比热容,J/(g·K);NTU为传热单元数;Cmin为最小比热容流体;mr为制冷剂流量,kg/s;下标i为进口;下标o为出口;comrerconr为流经压缩机、蒸发器、冷凝器的制冷剂;csw为流经表面式换热器的热水;fex为室外新风;conw为流经冷凝器的热水;ew为流经蒸发器的地下水。

3 结果与讨论

(Ⅱ)冷凝器换热量

 

表1 新风预热器的地下水源热泵空调系统

 

所承担热负荷随新风比变化关系

  

新风比/%总热负荷/kW新风热负荷/kW新风预热器承担热负荷/kW10127.3751.0522.8615152.9076.5834.2920178.42102.1045.7325203.95127.6357.1630229.48153.1668.5935255.00178.6880.0240280.53204.2191.4545306.05229.73102.8850331.58255.26114.31

表1是新风预热器的地下水源热泵空调系统所承担的热负荷随新风比的变化关系。由表1可知:冬季室内外空气的温差较大,随新风比的增加,新风热负荷占总热负荷比例也越来越大。新风比为10%时,新风热负荷占总热负荷的比例为40%,当新风比增加到50%时,新风热负荷占总热负荷的比例高达77%。新风预热器直接承担的热负荷也随着新风比的增大而增加。因此,新风量需求较大的场合,如何有效减少处理新风所需能耗是降低空调系统能耗的重要措施之一。

由表3的结果可见,分别加入相当于样品含量40%铜、30%锑、25%锡、5%硒、5%碲、7.5%砷、7.5%镍、15%铁混合离子进行混合离子干扰实验,经沉淀分离后,上述元素均不干扰测定。

新风比为30%时,设置新风预热器的地下水源热泵空调系统与传统地下水源热泵空调系统的热力参数,如表2所示。由于设置新风预热器的地下水源热泵空调系统先经16 ℃地下水对新风预热,因此,新风预热器地下水出口温度降至14.36 ℃,导致流入新型地下水源热泵机组蒸发器的地下水温度较传统地下水源热泵机组蒸发器降低了1.64 ℃,使得新型地下水源热泵机组的蒸发温度下降,从而引起热泵机组的制热性能因数减少。新风比为30%时,新型地下水源热泵机组制热性能因数COPh为3.63,比传统地下水源热泵机组下降0.08,但新型地下水源热泵机组能耗反而更低,这是由于新风预热器直接承担了68.59 kW的新风热负荷,从而减少了新型地下水源热泵机组承担的热负荷。与传统地下水源热泵机组相比,新型地下水源热泵机组承担的热负荷为160.89 kW,其能耗为43.21 kW,比传统地下水源热泵机组能耗降低16.47 kW。新型地下水源热泵机组地下水回灌温度为10.64 ℃,比传统地下水源热泵机组降低0.47 ℃。从能量守恒角度来看,建筑总热负荷相同时,新型地下水源热泵机组消耗电能更少,则其从地下水吸收热量必定多于传统地下水源热泵机组,因此,新型地下水源热泵机组地下水回灌温度更低。

 

表2 两种地下水源热泵空调系统热力参数(新风比为30%)

  

热力参数新型地下水源热泵空调系统传统地下水源热泵空调系统室外空气温度/℃-7-7新风相对湿度/%5757新风预热器进风温度/℃-7新风预热器出风温度/℃11.83热泵机组热水入口温度/℃4545热泵机组热水出口温度/℃5050热泵机组蒸发温度/℃6.638.09热泵机组蒸发压力/kPa369.91388.80热泵机组蒸发器吸热量117.47169.80热泵机组冷凝温度/℃5555热泵机组冷凝压力/kPa1491.511491.51热力参数新型地下水源热泵空调系统传统地下水源热泵空调系统热泵机组冷凝器放热量/kW160.89229.48热泵机组压缩机功率/kW43.2159.68热泵机组制热量/kW160.89229.48地下水温度/℃1616新风预热器出水温度/℃14.36地下水回灌温度/℃10.6411.11制热性能因数COPh3.633.71建筑总热负荷/kW229.48229.48空气预热器承担热负荷/kW68.59热泵机组承担热负荷/kW160.89229.48

  

图3 两种热泵机组所承担热负荷的比较

图3为新型地下水源热泵机组与传统地下水源热泵机组所承担的热负荷随新风比的变化关系比较。由图3可知:在室内空调热负荷不变的条件下,随着新风比的增加,总热负荷均呈线性上升趋势,但是,传统地下水源热泵机组承担了全部新风热负荷和室内热负荷,而新风预热器承担一部分新风热负荷,新型地下水源热泵机组承担部分新风热负荷和全部室内热负荷。所以,随新风比增加,传统地下水源热泵机组所承担的总热负荷上升趋势比新型地下水源热泵更加显著。而且,随着新风比增加,新风预热器所承担新风热负荷也呈线性增长趋势。新风比为10%时,传统地下水源热泵机组承担全部热负荷127.37 kW,而新风预热器先承担热负荷 22.86 kW,新型地下水源热泵机组承担热负荷仅为 104.51 kW,地下水直接承担热负荷占总热负荷的17.95%,即新型地下水源热泵机组承担热负荷较传统地下水源热泵机组减少17.95%。新风比为50%时,传统地下水源热泵机组承担热负荷331.58 kW,新型地下水源热泵机组承担热负荷较传统地下水源热泵机组减少114.31 kW,此时地下水直接承担的热负荷占总热负荷的34.47%,即新型地下水源热泵机组承担热负荷较传统地下水源热泵机组减少 34.47%。可见,新风比越大,新风预热器承担新风热负荷占总热负荷的比例越大,新型热泵机组所承担热负荷占总热负荷比例越少。

  

图4 两种热泵机组的COPh比较

图4是新型地下水源热泵机组与传统地下水源热泵机组制热性能因数COPh随新风比的变化关系比较。由图4可知:随新风比增加,无论是新型地下水源热泵机组还是传统地下水源热泵机组,制热性能因数COPh都呈逐渐变小趋势。由于新风比越大,新风热负荷越大,空调总热负荷越大,当地下水流量恒定时,需要从地下水吸收的热量越多,所以流出热泵机组蒸发器的地下水温度越低,导致热泵机组蒸发温度越小,故新风比越大,热泵机组制热性能因数COPh越低。新型地下水源热泵机组制热性能因数COPh总是略低于传统地下水源热泵机组,这是由于地下水先经新风预热器预热新风后温度降低,进入新型热泵机组的地下水温度低于进入传统地下水源热泵机组的地下水温度,致使新型地下水源热泵机组蒸发温度略低于传统地下水源热泵机组。因此,与传统地下水源热泵机组相比,新型地下水源热泵机组COPh下降0.03~0.12。

此外,麦格纳智能进入系统也是亮点。麦格纳的电动车门在客户中反响很大,所以我们相信越来越多的主机厂会接受。

  

图5 两种热泵机组压缩机功率和节能百分比

图5是新型地下水源热泵机组与传统地下水源热泵机组压缩机功率和节能百分比随新风比的变化关系。由图5可知:随新风比增加,两种热泵机组能耗均上升,这是因为新风比增加,两种热泵机组制热性能因数COPh均下降,因此能耗增加。当新风比为10%时,新型地下水源热泵机组压缩机功率为26.66 kW,较传统地下水源热泵机组压缩机功率减少了5.60 kW。当新风比达50%时,新型地下水源热泵机组压缩机功率为64.18 kW,相对于传统地下水源热泵机组减少了30.53 kW。这是由于新型地下水源热泵机组所设置的新风预热器直接承担了部分新风热负荷,从而减少了新型地下水源热泵机组承担的热负荷,传统地下水源热泵机组则需承担全部新风热负荷和室内空调热负荷。传统地下水源热泵机组需要承担更多的热负荷,因此,新型地下水源热泵系统压缩机功率较小,节省了高品位电能的消耗。虽然新型地下水源热泵机组的制热性能因数较传统地下水源热泵机组降低了0.03~0.12,但新型地下水源热泵机组承担热负荷较传统地下水源热泵机组减少了17.95%~34.47%。新型地下水源热泵机组因少承担17.95%~34.47%的热负荷,所节省的能耗远大于因其制热性能系数下降0.03~0.12所引起的能耗增加量,因此,新型地下水源热泵机组能耗远低于传统地下水源热泵机组能耗。所以,新风比从10%增大到50%时,该新型地下水源热泵机组节能率从17.4%增加到32.2%,节能效果显著。可见,设置新风预热器的地下水源热泵空调系统较适合于新风比的大场合,比如会议厅、礼堂等人员密度大的高大空间。

毫米波大规模MIMO系统中的预编码技术………………………………………………………张钰,赵雄文 24-3-26

4 结论

[5] 王松庆,张旭.地下水源热泵不同运行方式对含水层参数影响分析[J].湖南大学学报(自然科学版),2011,38(7):64-68.

(2)新风比越大,设置新风预热器的地下水源热泵机组的节能效果越明显。设置新风预热器的地下水源泵热泵空调系统更适合于新风热负荷大的高大空间。

(Ⅲ)蒸发器换热量

参考文献

[1] 徐斌,龙林爽,孟宪春,等.不同典型气候区内建筑屋面及外墙使用隔热涂层后节能作用的分析与评价[J].太阳能学报,2012,33(4):670-676.

[2] 王琰,骆祖江,李伟,等.浅层地温能开发与地下水环境影响模拟预测[J].太阳能学报,2015,36(5):1231-1238.

[3] 倪龙,马最良.含水层参数对同井回灌地下水源热泵的影响[J].天津大学学报,2006,39(2):229-234.

和大米混合煮饭。在大米饭表面撒一层生燕麦片,并不会影响大米饭的美味,还增加了香气。燕麦片吸水性强,需要额外多加点水。

传热单元数[15]

[4] KARE D.Regulations for open-loop ground-source heat pumps in the Unitied States[J].ASHRAE transaction,2002,108(1):962-967.

(1)设置新风预热器的地下水源热泵机组制热性能因数略低于传统地下水源热泵机组,但设置新风预热器的地下水源热泵机组能耗显著低于传统地下水源热泵机组。

[6] 赵军,夏明,张程远,等.地下水源热泵砂淤层阻塞试验系统研究[J].太阳能学报,2017,38(6):1729-1734.

[7] 魏超,王智伟,闫增峰,等.基于管网特性变化的热泵空调系统协同优化方法[J].流体机械,2014,42(9):66-71.

[8] 孙爱国,梁路军.水源热泵机组地下水变流量运行特性研究[J].暖通空调,2010,40(11):83-85.

[9] 刘东,由世俊.地下水源热泵代替燃油锅炉供热的经济性分析[J].流体机械,2004,32(10):64-66.

[10] 雷飞,胡平放,黄素逸,等.地下水源热泵空调系统的实测以及能效分析[J].流体机械,2012,40(2):57-59,62.

[11] 杨灵艳,徐伟,朱清宇,等.国际热泵技术发展趋势分析[J].暖通空调,2012,42(8):1-8.

[12] 李营,由世俊,张欢,等.冷却塔复合式地源热泵系统的运行策略研究[J].太阳能学报,2017,38(6):1680-1684.

二期工程范围为江风口分洪闸至蒋史汪橡胶坝,长5 km,面积5 000亩(333.33 hm2),一次性蓄水量 215 万m3。规划建设中央公园、鸟类公园、湿地植物园、湿地探索园、湿地生产园、湿地休闲度假区和沂河休闲度假区各1处,总建筑面积1.5万m2,提升水面面积 1 980 亩(132 hm2),陆生植物面积 2054 亩(136.93hm2)。

[13] 王林,马爱华,谈莹莹,等.一种地源热泵空调系统及其空气处理方法:ZL200910304101.7[P].2011-07-01.

[14] 赵荣义,钱以明,范存养,等.简明空调设计手册[M].北京:中国建筑工业出版社,1998:145-153.

凤凰县当地相关政府部门也应该大力促进、组织相关宣传交流活动的开展,实行鼓励政策,吸引更多的人参与进文化交流与银饰传承过程中。此外,旅游局可以将凤凰古城苗族银饰有效融合民俗风情,介绍给外来游客,推动苗族银饰的发展。

[15] 章熙民,任泽霈,梅飞鸣,等.传热学[M].5版.北京:中国建筑工业出版社,1998:294-300.

 
宋尊,王林,王占伟,刘畅
《河南科技大学学报(自然科学版)》2018年第04期文献

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