办公写字楼江水源热泵空调节能特性研究

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由于热泵具备高效节能的特点,又以水作为绿色环保的冷热源,水源热泵在空调系统上具备较强的节能优势。鉴于建筑形式与作息会对空调末端设备的能耗和建筑负荷形成较大影响,导致对热泵系统的耗能产生影响,本文选取江水量丰沛的重庆区域作为目标地区,具体分析了江水源热泵的节能效益与应用可行性。水源热泵系统初投资较大,故应用对象一般为大型公共建筑,而重庆地区作为新兴经济发展城市,办公写字楼林立,城市综合体较多。本文通过分析重庆地区地理环境条件与经济发展规模,确定了应用于办公写字楼的水源热泵的节能效益分析。为了通过对比水源热泵与常规冷热源系统(冷水机组和热水锅炉)的全年能耗,分析得出江水源热泵的节能效益,本文建立了江水源热泵的全年能耗模型。模型采用风机盘管结合独立新风的室内空调末端形式,利用DeST建模得出全年负荷。江水源热泵系统能耗主要包括水源热泵机组全年运行能耗和水系统全年运行能耗这两大部分。利用设备厂家提供的热泵机组性能曲线(功率随负荷率变化曲线)得到热泵机组的能耗拟合公式,结合DeST模拟计算得出的全年负荷,确定热泵机组的全年运行能耗;由于水泵的扬程与流量大致呈抛物线关系,可用二次方多项式近似表示,同时水泵轴功率可由扬程、流量的乘积与效率的比值得到,则轴功率也近似表示为流量的三次方多项式形式,结合“一机对一泵”匹配其流量即得出水泵的功率,得出水系统的全年运行能耗。由此计算,得出江水源热泵系统供冷期共消耗电量为269575kW?h,供热期共消耗电量为80995 kW?h;常规冷热源系统能耗也利用软件DeST进行模拟计算,得出常规冷热源系统供冷期共耗电329962kW?h,供热期消耗天然气20865Nm~3,水泵耗电量为8182 kW?h。结合目标地区的物价水平与土建安装定额,确定了两种系统的年运行费用以及初投资额度。利用全寿命周期法分析得出,相比于常规冷热源系统,江水源热泵系统的动态投资回收期为2.96年。由此得出,江水源热泵系统的投资回收期较短,经济效益突出。本文确定了影响水源热泵性能的主要因素是负荷率,利用“三次方十系数”推荐公式拟合了制冷与制热下的水源热泵性能公式。利用PHOENICS软件,结合理论分析,讨论了水源热泵排水对重庆嘉陵江水的影响,得出水源热泵的应用对江水并没有较大影响,水源热泵的可行性得到验证。
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