热源塔热泵系统及其性能试验台的设计与研究

论文总字数：42589字

摘 要

本文通过对热源塔热泵的研究了解，对热源塔热泵机组进行了优化改进，并以此为基础设计了一套热源塔热泵一体机试验台系统。热源塔热泵技术作为一种新兴技术，目前主要应用于长江中下游地区。从工程实践上来看，该系统能够很好的适应夏热冬冷地区的需求，即夏季供冷冬季供热。鉴于热源塔热泵技术还处于成长阶段，为了促进其在国内的推广应用，本文以一体化热源塔热泵机组为研究对象，以常州一厂房为实验地点，设计了一体化热源塔热泵机组性能试验台，分析不同环境参数对热源塔热泵制冷制热性能的影响，并对该机组的经济节能性和适用范围进行讨论和分析。设计出的试验台拥有三个测试模式，并且考虑到了能源的二次利用。在冷热水测试模式中，利用了冷热抵消的技巧，将生产出的冷热水先进行相互间的热交换，减小了冷量供应系统的规模。而在一体机制冷/热性能测试模式时，机组自身产生的冷/热量都被用来营造室内环境工况。整个试验台有着良好的节能效果。

关键词：热源塔热泵，夏热冬冷，一体机试验台，冷热抵消，节能

Abstract

This article , through the study of the heat-source-tower heat pump, makes the heat-source-tower heat pump improved, and based on this, a design of the heat-source-tower heat pump test system has come out. From the engineering practice, people can see that the system can be well adapted to the needs of hot-summer and cold-winter areas, in other words, summer cooling and winter heating. In view of the fact that the heat-source-tower heat pump technology is still in the growth stage, in order to promote its application in China, this paper takes the integrated heat-source-tower heat pump unit as the research object to design an integrated heat-source-tower heat pump test system. This paper analyzes the influence of different environmental parameters on the performance of heat-source-tower heat pump, and discusses the economical efficiency and applicability. The designed test bench has three test modes and takes the secondary use of energy into account. In the hot and cold water test mode, cold and hot water offset techniques are used, and the hot and cold water exchange heat with each other to reduce the scale of the cold supply system. In the single cooling/heating test mode, the unit's own cold/heat is used to create indoor environmental conditions. The entire test bench has a good energy-saving effect.

KEY WORDS: the heat-source-tower heat pump, test system, cold and hot water offset techniques, energy-saving

目 录

摘要 I

Abstract II

第一章 绪论 1

1.1 引言 1

1.2 传统供冷/热方式的优缺点分析 1

1.3 热源塔热泵的工作原理与类型 2

1.4 本文的研究目的和主要研究内容 3

1.4.1 本文的研究目的与意义 3

1.4.2 本文的主要研究内容 4

第二章 一体化热源塔热泵机组 6

2.1 热源塔热泵在国内外的研究 6

2.1.1 热源塔热泵在国外的研究 6

2.1.2 热源塔热泵在国内的研究 6

2.2 关于热源塔热泵机组优化改善的研究 7

2.2.1 改进式闭式热源塔 7

2.2.2 一体化热源塔热泵机组 7

2.3 一体化热源塔热泵机组的工作原理 9

2.4 一体式热源塔热泵机组的优缺点分析 9

第三章 热源塔热泵性能试验台的设计与研究 11

3.1 热源塔热泵一体机试验台 11

3.1.1 实验室概况 11

3.1.2 冷量供应系统 11

3.1.3 热源塔热泵一体机试验台 15

3.1.4 焓差试验台 19

3.2 试验台的基本控制 20

3.2.1 冷量供应系统的控制 20

3.2.2 热源塔热泵一体机试验台的控制 21

3.2.3 焓差试验台的控制 22

3.3 试验台设计优缺点分析 22

3.3.1 试验台设计优点 22

3.3.2 试验台设计缺点 22

第四章 一体机试验台控制程序及模拟测试 23

4.1 软件说明 23

4.2 模拟测试 27

致谢 31

参考文献 32

附录 34

第一章 绪论

1.1引言

能源供需的矛盾是人类进入现代化社会后的主要矛盾之一。长久以来，能源是人类持续发展的基础，是社会不断进步的保证。而如今，随着能源的过度开采与使用，许多问题也随之暴露出来。首先，在步入工业化时代后，能源的需求越来越高，而作为日常使用最多的化石能源总量却在日益减少，造成了能源供需间的巨大矛盾。其次，许多环境问题随着能源的使用消耗纷纷接踵而至，甚至有些会对人类生命造成威胁。酸雨、温室效应、大气污染等等诸如此类，都跟化石能源的燃烧排放脱不了干系。[1-3]以上问题，都在阻碍着社会继续向前发展与进步，威胁着人类的生存。因此，解决能源危机实现持续发展已经成为了全世界人类的共同目标。

伴随着经济的发展，人们的关注点逐渐从安全温饱转移到舒适享受。在生活水平的不断提高下，人们开始重视起室内环境的营造。在此基础上，暖通空调行业迅猛发展起来。根据统计，在发达国家的能源结构中，建筑物能源消耗一般要占到30%-40%，美国的暖通空调的能耗占了建筑总能耗的83%，而建筑总能耗占了全国能耗的41%；而就算是发展中国家，建筑物能耗也要占到总能源消耗的25%左右，中国的暖通空调的能耗占了建筑总能耗的62%，而建筑总能耗占了全国能耗的27%。[4]由此可见，在这些建筑能耗中，空调和采暖的能源消耗占了绝大部分。而空调和采暖设备在全世界的大规模使用，成为了各种环境问题的直接的或间接的原因。尤其是氟利昂的生产与应用，更是导致了臭氧层空洞这样的巨大恶果。在能源危机严重的当下，各行各业都在积极寻求着解决问题的办法和手段，而担负着重要责任的暖通空调行业，更是应该始终探索，不断创新，为全世界的节能环保做出努力和贡献。

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