【摘 要】
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寒冷沿海地区部分建筑物远离市区,不能采用市政热网集中供暖,可因地制宜利用海水源热泵为建筑物提供热量。但是寒冷地区海水温度低,温度长时间接近冰点,海水源热泵的使用将会面临海水结冰问题。本文将研究一种允许海水结冰的海水源热泵,热泵使用过程中海水发生相变,释放潜热为机组提供热量,用以增加海水源热泵供暖时长,减少辅助热源的使用时间。本文研究了低温相变热源水源热泵供热系统在间歇运行模式下机组水源侧动态结冰过
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寒冷沿海地区部分建筑物远离市区,不能采用市政热网集中供暖,可因地制宜利用海水源热泵为建筑物提供热量。但是寒冷地区海水温度低,温度长时间接近冰点,海水源热泵的使用将会面临海水结冰问题。本文将研究一种允许海水结冰的海水源热泵,热泵使用过程中海水发生相变,释放潜热为机组提供热量,用以增加海水源热泵供暖时长,减少辅助热源的使用时间。本文研究了低温相变热源水源热泵供热系统在间歇运行模式下机组水源侧动态结冰过程。研究采用实验和数值模拟相结合的方法。具体研究内容如下:首先,在秦皇岛沿海地区为一建筑物设计并搭建了水源热泵供热系统,热泵热源采用双螺旋盘管换热器获取水的潜热,热泵末端为风机盘管,计算得到实验工况下的热泵系统COP为3.01;然后,结合实验建立螺旋盘管换热器数值模型;接着,通过实验数据进行相变换热数值模型验证,并对换热器内的温度和固液相分布进行了研究;最后,在经验证的数值模型上,对不同流量下的换热及系统运行情况进行了对比和分析,得到热泵实现连续供暖时水动态结冰和融冰的最佳流量为800L/h。基于以上实验和数值模拟的研究结果,为秦皇岛沿海地区某一建筑物设计了一套利用海水相变潜热的海水源热泵供热系统。选择全年气温最低的一天作为最不利工况进行模拟。热泵系统采用间歇运行的供暖模式。通过模拟得到海水相变换热器内的温度分布和固液相分布云图,然后对模拟结果进行分析,发现热泵机组运行60min,停机24min时,海水可以完成一组结冰和融冰周期。在机组停机时间内,在一定的海水流量下,海水可以实现冰的全部融化,从而保证系统的稳定供热。
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