基于蒸汽压缩式热泵机组冷凝热回收的热水循环系统的技术性和经济性研究

【摘要】随着人民生活水平的提高,中央空调系统在建筑领域得到了广泛的应用。同时,其运行所产生的能耗也越来越大,推广空调节能技术势在必行。众所周知,处于夏季制冷工况的集中式空调系统的冷水机组,它既提供给整个楼宇空调系统所需的冷负荷,又需要将冷凝器中产生的大量冷凝热排出,保持冷凝压力稳定。这部分冷凝热,其量值可达制冷量的1.15～1.3倍。一般情况下,这些冷凝热是通过循环冷却水系统直接排放到大气环境中,造成了能源浪费；同时,这些热量的散发又会导致周围环境的温度升高,一定程度上加剧了城市的热岛效应。因此,能够将这部分冷凝热回收的新节能技术已经成为研究的热点问题,也受到了人们的广泛关注。传统的冷凝热回收技术多是对夏季制冷工况的研究,很少涉及到冬季制热工况。本文基于热力学建模机理和冷凝热回收技术,设计出一个与蒸汽压缩式热泵机组配套的热水循环系统。在夏季制冷工况,它能够充分回收蒸汽压缩式热泵机组运行所产生的冷凝热,用以制取温度适中的生活热水,储存于保温水箱中,满足楼宇用户的卫生、洗浴需求；在冬季制热工况,它吸收部分冷凝热后,在蒸发器中释放热量,使液态制冷剂汽化,满足热泵机组制热模式的运行需求,从而代替传统热泵机组配套的地下水源或者土壤源子系统。本文选取兰州市某宾馆的蒸汽压缩式热泵机组作为研究对象,为其设计了可回收冷凝热的热水循环系统。并通过热力学建模及仿真,对该热水循环系统进行了性能分析,主要研究内容如下：1.针对本文的研究对象,建立了相应热水循环系统的热力学模型；对其组成和运行模式,进行了工作机理分析。2.根据研究目标,对该热水循环系统中的主要设备进行了选型和计算。3.对该热水循环系统的关键运行参数,如出水温度、进水温度、水箱内水温的变化情况进行了数值模拟,得到了相应的参数逐时变化曲线。仿真结果表明,该热水系统在理论和技术上是可行的,表征系统的关键参数均能满足热泵机组制冷与制热工况的要求；且该系统能够吸收热泵机组运行所产生的冷凝热来制取楼宇用户所需求的生活热水,节约了能源的同时也降低了经济成本。4.基于费用年值法和静态投资回收期指标,将该热水循环系统辅助的热泵机组与地下水源热泵机组进行了经济性比较,发现在初投资、费用年值和投资回收期这3个方面,前者均优于地下水源热泵机组。5.该热水循环系统在夏季可以回收冷凝热制取生活热水,不仅减少了冷凝热的排放,而且无需消耗加热生活热水所需的化石燃料。这直接降低了CO2的排放量,具有显著的节能和环保作用。
【作者】周姣；
【导师】王瑛；李绍勇；
【作者基本信息】兰州理工大学，供热、供燃气、通风及空调工程，2014，硕士
【关键词】中央空调系统；蒸汽压缩式热泵机组；冷凝热回收；热水循环系统；热力学仿真；节能；

【参考文献】
[1]李曙光.网络转型期接入网的建设[J].现代电信科技.2006(08)
[2]周燕军,楼燕,饶跃峰,冯胜民,张幸国.2011-2013年杭州地区20家医院口服降糖药用药分析[J].药品评价,2014,24:32-35.
[3]邱一丹.水土保持区划指标体系的构建[D].北京林业大学,水土保持与荒漠化防治,2013,硕士.
[4]豆文彬.曲线连续梁桥横向偏位病害处治方法研究[D].重庆交通大学,桥梁与隧道工程,2012,硕士.
[5]袁华,何云蔚,艾常春.钛酸锂作为锂离子电池负极材料的改性进展[J].武汉工程大学学报,2014,08:20-26.
[6]杨瑶,朱佳伟.广告播音创作三要点[J].经营与管理,2013,08:32-33.
[7]杨景.棉铃虫幼虫味觉反应特性与植物源拒食剂筛选[D].河南农业大学,农业昆虫与害虫防治,2012,硕士.
[8]陈艳萍.BmNPV病毒感染后家蚕中肠围食膜蛋白质的变化[D].西南大学,细胞生物学,2014,硕士.
[9]李延武.黔北时期浙江大学体育活动研究[J].体育文化导刊,2014,06:184-187.
[10]缪绎.上海市土壤中多环芳烃的污染水平、来源解析及生态风险评估[D].上海大学,环境工程,2013,硕士.
[11]李雪娇.厚壁螺旋管成型设备研究及有限元分析[D].吉林大学,材料加工工程,2013,硕士.
[12]刘瑾.伴肾病综合征Ⅱ型狼疮性肾炎的临床病理特征[D].南京大学,内科学,2013,硕士.
[13]王吉林.基于定制服务的个性化学习系统的设计与实现[D].华中师范大学,教育技术学,2014,硕士.
[14]田永静,陈树文.加强大学生社会主义核心价值观教育有效途径探究[J].思想教育研究,2010,05:22-24.
[15]曹雅婷,周亚囡,孔祥伟,张晗,万佳丹.城镇化过程中农村发展问题探索——以丽水市庆元县贤良镇为例[J].现代物业(中旬刊),2014,08:45-47.
[16]王琪越.纳吐夫文化再研究[D].吉林大学,考古及博物馆学,2013,硕士.
[17]施亚明.三维超声心动图测量心肌梗死犬左心室容积与重量及其动态观测左心室局部射血分数的实验研究[D].苏州大学,心血管内科,2003,硕士.
[18]苏勇.基于4-（3-吡咯基）丁酸的微流控电化学免疫芯片的应用基础研究[D].华南理工大学,2014.
[19]程慧利.上市公司内部控制与财务舞弊实证研究[D].天津商业大学,会计学,2013,硕士.
[20]高旭东.云环境下用户个性化信息资源服务研究[D].东北师范大学,情报学,2012,硕士.
[21]王欢.纯电动轿车车架有限元分析与优化[D].合肥工业大学,车辆工程,2013,硕士.
[22]王静.创造社期刊与浪漫主义思潮[D].西南大学,中国现当代文学,2013,硕士.
[23]王成淑.用于介电型EAP发电机的电压变换器研究[D].南京航空航天大学,机械电子工程,2013,硕士.
[24]梁磊.越南语网络词语研究[D].广西民族大学,亚非语言文学,2013,硕士.
[25]刘航.俄罗斯的金砖国家战略研究[D].外交学院,国际关系,2014,硕士.
[26]李宇鹏.大跨度悬索桥锚跨张力精细化控制研究[D].长沙理工大学,建筑与土木工程（专业学位）,2013,硕士.
[27]刘勇.清热解毒中药对兔AS巨噬细胞凋亡和ACS患者血清LP-PLA_2的影响[D].广州中医药大学,中医内科学（专业学位）,2014,博士.
[28]徐海燕.二硫化钼纳米片的制备及其吸附性能的研究[D].重庆大学,2014.
[29]徐缓.民办学校师资管理问题及对策研究[D].东北师范大学,教育管理,2012,硕士.
[30]王进.存在强弱网络零售商竞争时的制造商销售渠道选择策略研究[D].江西财经大学,数量经济学,2013,硕士.
[31]覃业宏.硅晶体表面石墨烯褶皱形貌的分子动力学模拟研究[D].湘潭大学,2014.
[32]张双玉.《中性》中的混杂身份和第三空间[D].四川外国语大学,英语语言文学,2013,硕士.
[33]王威.配电网运行决策中的优化算法研究[D].山东大学,2008.
[34]王林琳.爱·摩·福斯特音乐性节奏理论及应用初探[D].青岛大学,比较文学与世界文学,2013,硕士.
[35]张静.锂空气电池用MnO_2电化学性能及其与碳基体匹配关系研究[D].哈尔滨工业大学,化学工程与技术,2014,硕士.
[36]兰青源.信息频度影响股票估值的实证研究[D].吉林大学,金融,2013,硕士.
[37]孙清.数据挖掘中分类预测工具方法及应用研究[J].西安财经学院学报,2005,02:94-97.
[38]常郑,王欢文,胡中爱,杨玉英,张子瑜.热膨胀制备含氧官能团化的石墨烯及其电化学电容性能[J].材料导报,2012,18:49-53.
[39]郑木昌.基于市场调研的邮政国内小包营销策略研究[D].厦门大学,工商管理,2014,硕士.
[40]方平.基于好友相似度的在线社会网络社区发现算法研究[D].华中科技大学,信息安全,2013,硕士.
[41]孙印兰.先心合并心衰患儿呼吸支持的选择及需机械通气时镇痛镇静的应用[D].山东大学,儿科学,2013,硕士.
[42]李梦莹.日本跨国企业汇率风险管理的运作性对冲策略研究[D].华中师范大学,世界经济,2014,硕士.
[43]陈崇.利用模板法合成氮掺杂多孔炭材料及超电容性能研究[D].合肥工业大学,2014.
[44]张宣.我国货币政策的资产价格传导渠道[D].山东财经大学,金融学,2012,硕士.
[45]李虎.多片湿式离合器工作过程动态特性的仿真研究[D].吉林大学,车辆工程,2014,硕士.
[46]史建祥.柴油机曲轴疲劳寿命预测方法研究[D].中北大学,动力机械及工程,2013,硕士.
[47]肖朝霞,赵倩宇,方红伟.逆变型微网状态空间方程的分析与建立[J].电力系统自动化,2015,02:39-45.
[48]姜光宝.政府信息公开视野下的部门预算改革[D].江西财经大学,经济法,2013,硕士.
[49]王求娟.鲣鱼原料贮藏和加工过程中质量控制的研究[D].宁波大学,食品加工与安全（专业学位）,2014,硕士.
[50]郑利民.常用多媒体技术缩写词汇英汉对照[J].多媒体世界.1995(04)