【摘要】：隨著我國(guó)對(duì)可持續(xù)發(fā)展的要求越來(lái)越高,綠色清潔能源的優(yōu)勢(shì)非常明顯,其中地?zé)崾蔷G色清潔能源的代表之一。水源熱泵使用淺層地?zé)崮茉?避免了傳統(tǒng)空調(diào)系統(tǒng)引發(fā)熱島效應(yīng),會(huì)帶來(lái)很好的環(huán)境和社會(huì)效益。本文以吐魯番盆地為研究對(duì)象,探討在干燥炎熱區(qū)使用水源熱泵系統(tǒng)進(jìn)行制冷的可行性,為我國(guó)大規(guī)模開(kāi)發(fā)淺層地?zé)豳Y源提供參考。吐魯番盆地是我國(guó)的熱極,其獨(dú)有的地形地貌造成該區(qū)域炎熱、降水少而蒸發(fā)量巨大的特點(diǎn)。本文通過(guò)搜集吐魯番盆地的熱環(huán)境資料,利用現(xiàn)場(chǎng)和室內(nèi)實(shí)驗(yàn)掌握該區(qū)域的巖土熱環(huán)境情況。分析了水源熱泵對(duì)水資源的需求條件并進(jìn)行工藝設(shè)計(jì),確定水源熱泵在吐魯番盆地進(jìn)行制冷的可行性。利用FLUENT軟件構(gòu)建水源熱泵尾水排放模型,掌握河流溫度場(chǎng)變化規(guī)律并對(duì)排放口布置提出合理建議。具體結(jié)論如下:(1)通過(guò)對(duì)吐魯番盆地進(jìn)行熱環(huán)境調(diào)查和室外、室內(nèi)巖土熱環(huán)境實(shí)驗(yàn),證明了吐魯番盆地利用水源熱泵進(jìn)行制冷的可行性。采集了木頭溝勝金口河段河流信息,計(jì)算得到木頭溝勝金口河段的理論最大供冷能力為0.32×10~4kW。(2)以木頭溝勝金口河段水資源條件情況為基礎(chǔ),比較分析閉式水源熱泵系統(tǒng)和開(kāi)式水源熱泵系統(tǒng)在該區(qū)域應(yīng)用的可行性,最終確定開(kāi)式水源熱泵系統(tǒng)。充分考慮木頭溝勝金口河段的實(shí)際情況,確定采用滲濾取水方式。針對(duì)開(kāi)式水源熱泵系統(tǒng)進(jìn)行了管路、水泵、蒸發(fā)器和換熱器的工藝設(shè)計(jì)。重點(diǎn)針對(duì)間接式水源熱泵系統(tǒng)中板式換熱器進(jìn)行了設(shè)計(jì)計(jì)算,設(shè)置方式為熱水流程數(shù)m_1=8、冷水流程數(shù)m_2=4和熱水通道數(shù)n_1=4、冷水通道數(shù)n_2=8。(3)利用FLUENT軟件建立其水源熱泵尾水排放數(shù)學(xué)模型,掌握了水源熱泵尾水排放對(duì)水環(huán)境的影響規(guī)律,為排放口的布置提供基礎(chǔ)依據(jù)。當(dāng)河流流速一定時(shí),在滿足基本使用的情況下,可以通過(guò)降低水源熱泵排水速度來(lái)減少對(duì)水環(huán)境的影響;當(dāng)排水口過(guò)水?dāng)嗝婷娣e一定時(shí),垂直布置排放口、減小排放口的角度和多排放口對(duì)水環(huán)境影響更小;在進(jìn)行排放口數(shù)量設(shè)置時(shí),綜合考慮開(kāi)挖工程量、造價(jià)等多方面的因素,最適宜的排放口數(shù)量為二個(gè)或者三個(gè);水源熱泵尾水排放流量一定時(shí),在進(jìn)行兩個(gè)排放口間距設(shè)置時(shí),最適宜的間距為40m左右。
【學(xué)位授予單位】：中國(guó)地質(zhì)大學(xué)(北京)
【學(xué)位級(jí)別】：碩士
【學(xué)位授予年份】：2018
【分類號(hào)】：TU83;P314
【圖文】：

潔能源的需求與不斷上升的能源消耗都存在很大的缺口，且這個(gè)問(wèn)題會(huì)隨著人口增長(zhǎng)和社會(huì)經(jīng)濟(jì)發(fā)展變得越來(lái)越突出，長(zhǎng)期有效地能源供給任務(wù)十分艱巨。我國(guó)能源總量是比較大的，與此同時(shí)，我國(guó)也是第一人口大國(guó)，人均占有量只有世界水平的二分之一(韓文科，2008)，這導(dǎo)致了我國(guó)能源短缺的問(wèn)題凸顯，天然氣等綠色清潔能源尤為短缺。目前，我國(guó)能源高效利用率不高，勉強(qiáng)能達(dá)到 32%，低于國(guó)際一般水平。在全球一體化和綠色發(fā)展的要求下，節(jié)能減排是我國(guó)新時(shí)代經(jīng)濟(jì)發(fā)展中的重大國(guó)家戰(zhàn)略。根據(jù)國(guó)家統(tǒng)計(jì)局發(fā)布數(shù)據(jù)表明，2017 年全國(guó)能源結(jié)構(gòu)得到優(yōu)化，天然氣、風(fēng)電、地?zé)岬惹鍧嵞茉聪M(fèi)比例呈現(xiàn)上升趨勢(shì)，2017 年清潔能源消費(fèi)比重為21.2%，比上年增加了約 1.5%。但我們也可以看到，我國(guó)清潔能源所占比重仍較小，進(jìn)一步優(yōu)化能源結(jié)構(gòu)勢(shì)在必行。我國(guó)的清潔能源，諸如地?zé)�、風(fēng)電的利用起步相對(duì)較晚，大規(guī)模地開(kāi)發(fā)利用更是少之又少，2017 年能源消費(fèi)情況如圖 1-1

圖 1-2 閉式地表水源熱泵系統(tǒng)開(kāi)式地表水源熱泵系統(tǒng)通過(guò)設(shè)備從河流或湖泊取水，所取的水直接送至機(jī)或中間換熱器進(jìn)行能量交換，釋放（吸收）熱量后的水直接返回河流或湖泊。式地表水源熱泵大大提高了供冷（供暖）能力。但是如果控制不好取水水體的質(zhì)，容易出現(xiàn)結(jié)垢、堵塞管道并導(dǎo)致設(shè)備運(yùn)行壽命降低等問(wèn)題。開(kāi)式地表水源泵系統(tǒng)如圖 1-3。

【參考文獻(xiàn)】

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本文編號(hào)：2725802