水源热泵开题报告_secret.doc

毕业设计（论文）开题报告1 课题的目的及意义 20世纪70年代，世界能源结构已经经历了三次大转变，即从木柴转向煤炭由煤炭转向石油和天然气继而又从以油、气为主的能源系统转向以可再生能源为基础的持久能源系统! 据资料，目前全世界已经探明的煤炭、石油、天然气、油页岩等石化燃料资源的总量，大约只够人类使用100年。 目前在我国的能源构成中煤占70%以上，石油及天然气占25%，但能源利用率仅在30%以下。针对我国的能源紧缺、能源利用率低、能源浪费严重的现状，建设部于1996年下发建筑节能技术政策，明确今后我国建筑节能的任务是在保证使用功能、建筑质量和室内环境符合小康目标的前提下，采取各种有效的节能技术与管理措施降低新建房屋单位建筑面积能耗。同时对既有的建筑物进行有计划的节能改造，达到提高居住热舒适性、节约能源和改善环境的目的。 环境保护工作是摆在我们面前刻不容缓的一项重要工作! 据资料估计全世界每年燃烧后排放到大气中的二氧化硫20万t,二氧化碳排放增长率达1.55ppm.资料表明：大气中二氧化碳每增长一倍就会使低层大气层年平均温度升1.5-3C。在我国，每年仅建筑用能采暖燃煤就要排放二氧化碳达1.9t,排放二氧化硫达300t,排放烟尘300t左右。 随着改革开放不断向纵深发展,传统的供热方式受到不同程度的冲击! 由于旧的供热体制受计划经济的约束,在国家能源政策、管理体制、收费体制、供热质量、物业管理等方面尚存在一些弊端，不适市场经济发展的要求，制约了经济的发展，同时也带来了一些社会问题! 综上所述由于节能、环境保护的需要及供热空调逐步走向市场化#商业化供热空调方式向多元化发展，出现了诸如油炉采暖、燃气采暖、电采暖及水源热泵技术的开发研制、应用这一百花齐放的局面 。 水源热泵机组以水为载体，冬季采集来自湖水、河水、地下水及地热尾水，甚至工业废水、污水的低品位热能，借助热泵系统，通过消耗部分电能，将所取得的能量供给室内取暖.在夏季，把室内的热量取出，释放到水中，以达到夏季空调的目的。该机组具有设计标准、选择优良、操作简便、安全可靠等优点。但是，由于水源热泵机组是近些年不断应用于工程的供热、供冷方式.尚存在一些问题有待进一步解决。2 水源热泵技术的特点 热力学第二定律，把高品位能量作为低品位能量使用是不等位的交换，要浪费一次能源。热泵是利用那些因温度太低而不可能被别的设备加以利用的热量的唯一系统，可用无价值的环境大气及土壤中的太阳潜能、工业废热等替代商品能源，是一种从低温热源吸取热量使其在较高温度下，作为可以利用的有用能源的装置热泵技术。正是开发和强化高质能源利用率的重要手段是我们获取可再生能源 维护生态平衡保护环境的有效手段之一。广义的热泵技术包括空气源热泵，土壤源热泵，地源热泵，及水源热泵， 空气源热泵是以室外空气作为热源的热泵，现已成为市场上的主导产品但这种热泵的应用有其局限性，我国北方寒地区的冬季，随着室外温度的降低，其制热功能也随之降低，有时不得不靠电加热来解决，其功效比下降，且要消耗一定的电能来解决蒸发器的除霜问题，从经济上分析不合适。土壤源热泵即地源热泵是将换热盘管深埋于地下土壤中以吸收土壤中的低温热量再经过转换而进行供热的! 与空气源泵相比地源热泵由于土壤温度波动小冬暖夏凉其季节性能系数较为恒定!当冬季室外温度较低时它不需采用辅助电加热，也不需因除霜而耗电! 但地源热泵因深埋于地下的换热管技术较为复杂，且投资较太，故目前广泛推广应用尚有困难! 水源热泵是将蕴藏于江、河、湖泊、深井水、地表水中的大量不可直接利用的低品位热能提出，变成可直接利用的高品位热能的装置。水源热泵供热空调系统主要由两部分组成；即室内的水制冷制热系统和室外的冷热源换热系统!室外的冷热源换热系统可根据所设计的建筑物的室外条件来选择室外地表水#深井水或河流、湖泊及工业余热废热等方式 1 环保效益显著水源热泵是利用了地表水作为冷热源，进行能量转换的供暖空调系统.供热时省去了燃煤、燃气、然油等锅炉房系统，没有燃烧过程，避免了排烟污染;供冷时省去了冷却水塔，避免了冷却塔的噪音及霉菌污染.不产生任何废渣、废水、废气和烟尘， 2 环境更优美水源热泵机组可利用的水体温度冬季为12-22C，水体温度比环境空气温度高，所以热泵循环的蒸发温度提高，能效比也提高。而夏季水体为18-35C，水体温度比环境空气沮度低，使制冷的冷凝温度降低，使得冷却效果好于风冷式和冷却塔式，机组效率提高。据美国环保署EPA估计，设计安装良好的水源热泵，平均来说可以节约用户30-40%的供热制冷空调的运行费用。 3 运行稳定可靠水体的温度一年四季相对稳定，其波动的范围远远小于空气的变动.是很好的热系热源和空调冷源，水体温度较恒定的特性，使得热泵机组运行更可靠、稳定，也保证了系统的高效性和经济性。不存在空气源热泵的冬季除霜等难点间题. 4 一机多用，应用范围广水源热泵系统可供暖、空调，一机多用，一套系统可以替换原来的锅护加空调的两套装置或系统。 5 自动运行水源热泵机组由子工况稳定，所以可以设计简单的系统，部件较少，机组运行简单可靠，维护费用低。自动控制程度高，使用寿命长可达到15年以上。3 国内外研究现状： 在国外，关于热泵的研究分属于两种热泵系统: 一种为地源热泵，一种为海水热泵。其中地源热泵真正意义的商业应用也只有近十几年的历史，但发展相当迅速。如美国，截止1985年全国共有14000台地源热泵，而1997年就安装了45000台，到目前为止已安装了40000台，而且每年以10%的速度稳步增长1998年美国商业建筑中地源热泵系统已占空调总保有量的19%，其中新建筑中占30%。美国自2001年起每年安装40万台地源热泵，其中，水源热泵占15%，降低温室气体排放100万t，相当于减少50万辆汽车的污染物排放或种植树404686公顷，年节约能源费用达4.2亿美元。与美国的地源热泵发展有所不同，中、北欧如瑞典、瑞士、奥地利、德国等国家主要利用浅层地热资源，地下土壤埋盘管(埋深4oom深)的地源热泵，用于室内地板辐射供暖及提供生活热水。据199年的统计，在家用的供热装置中，地源热泵所占比例，瑞士为96%，奥地利为38%，丹麦为27%。同时，中、北欧海水源热泵的研究和应用也比较多。中国最早在50年代，就曾在上海、天津等地尝试夏取冬灌的方式抽取地下水制冷。 目前，清华大学、天津大学、重庆建筑大学、天津商学院、中国科学院广州能源研究所等多家大学和研究机构都在对水源热泵进行研究。中国的水源热泵的研究和应用才刚刚起步，与国外相比，在热泵机组的优化设计和工程应用上还存在较大差距。 目前，世界特别看好中国的市场。美国能源部和科技部已签署了中美能源效率及可再生能源合议定书，其中主要内容之一是“地源热泵”，该项目中国的北京、杭州和广州3个城市各建一座采用源热泵供暖空调的商业建筑，以推广运用这种“绿技术”，缓解中国对煤炭和石油的依赖程度，从而达到能源资源多元化的目的 在未来的几年中，中国面临着巨大的能源压力。一方面，中国的经济要保持较高速度的增长;另一方面，又必须考虑环保和可持续发展问题。所以要求提高能源利用效率，鼓励各种节能设备和技术的推广。在中国的能源消耗中，建筑耗能的比例相当高。为了适应市场要求和参加国际竞争，我们必须加快中国水源热泵的产业化研究开发。4 课题任务、重点研究内容、实现途径4.1课题任务本次设计工程安装于重庆富侨酒店，属于高级建筑。工程总建筑面积约111634.7平方米，其中地下：86458.0平方米，地下25176.7平方米。地下12层为车库及设备房，25178平方米，酒店会所15层，31116.0平方米，独立商业占了6994.0平方米；714层为商务豪华间客房，12784.0平方米，1530层为商务标准间客房，2397.0平方米，3136层为商务套间客房，8408.0平方米，3738层为办公室，3136.0平方米，39层办公室1296.0平方米. 此次设计采用地表水水源热泵空调系统。水源地表水水源热泵空调系统对地表水的利用仅限于热量的提取和转换，并在使用过程中严格限制对地表水进行任何的化学处理，有限的处理也仅限于对其进行过滤、沉淀以及加热冷却等物理处理，地表水的成分在整个使用过程中没有发生任何变化。在严格遵循以上原则的前提下，水源热泵系统的运行也不会带来所在区域地表水污染的问题。在系统设计和施工合理，且地表水水源热泵系统正常使用的前提下，一般不会对环境造成负面影响。4.2重点研究内容 本设计将从水源热泵的原理、机组的设计、技术经济分析等方面作一些研究，以促进水源热泵系统在我国的进一步应用。水源热泵系统所涉及的专业较多，如化工、暖通空调、地质等，有些问题需不同专业相互配合来解决。而本课题的主要研究对象是应用于空调中的水源热泵系统，旨在进一步加深对水源热泵系统实际应用的理解。 本课题主要任务(1) 通过大量的文献查阅对水源热泵从原理到机组再到系统的应用进行总的概述，使机组和系统的设计人员以及用户对水源热泵形成一个完整的概念。(2)分析建筑特点和地域性对水源热泵系统应用的影响。分析各种气象条件下水源热泵系统的供热季节供冷季节及系统总的性能系数，以确定水源热泵系统较为适宜的使用地区。(3) 结合重庆富侨酒店项目地表水源热泵工程实际设计，掌握暖通设计及冷热源设计。(4) 通过与传统区域供暖和冷冻站供冷方案的对比，分别计算两种方案的工程造价、年运行费用、年维护费用。采用建立费用年值计算模型和追加回收期的计算，对方案进行经济性比较。(5) 研究在进行地表水源热泵系统时所需掌握的现场资料和获得的途径，及系统应用和注意事项。4.3实现途径：水源热泵空调系统是由末端(室内空气处理末端等)系统，水源中央空调主机(又称为水源热泵)系统和水源水系统三部分组成。为用户供热时，水源中央空调系统从水源中提取低品位热能，通过电能驱动的水源中央空调主机(热泵)“泵”送到高温热源，以满足用户供热需求。为用户供冷时，水源中央空调将用户室内的余热通过水源中央空调主机(制冷)转移到水源中，以满足用户制冷需求（1） 系统原理图(2)用户(室内末端等)系统由用户侧水管系统，循环水泵，水过滤器，静电水处理仪，各种末端空气处理设备，膨胀定压设备及相关阀门配件组成。(3)水源中央空调主机系统由压缩机，蒸发器，冷凝器，膨胀阀，各种制冷管道配件和电器控制系统等组成。(4)水源水系统由水源取水装置，取水泵，水处理设备，输水管网和阀门配件等组成。(5)制冷工况可通过阀门切换来实现，即使水源水进冷凝器，蒸发器的冷冻循环水接用户系统(反之则为供热工况)另外,在设计水源热泵空调系统时主要参考以下规范及标准1.采暖通风与空气调节设计规范GB 50019-2003 2.高层民用建筑设计防火规范（2005年版）GB50045-9 3.汽车库、修车库、停车场设计防火规范GB 50067-97 4.公共建筑节能设计标准 GB 5018-2005 5.房屋建筑制图统一标准GB/T 50001-2001 6.暖通空调制图标准GB/T 50114-2001 附：进度计划进 度 安 排序号设计（论文）工作内容时间（起止周数）1调研实习、完成译文、文献综述和开题报告1周至3周2负荷计算； 4周至5周3初选设备、确定方案；5周至8周4系统布置、过程计算、气流组织计算；9周5水力计算、设备选择、保温计算、消声减震设计；10周6自动控制及全年运行设计；11周7制图；12周至15周8整理计算书、资料审查、整理、修改、装定，提交全套设计成果15周9交叉评阅16至第17周10毕业答辩、评定成绩18周学生签名： 2008.年4月9 日4、指导教师意见指导教师签名： 年 月 日 2.1水源热泵空调系统工作原理水源热泵空调系统是由末端(室内空气处理末端等)系统，水源中央空调主机(又称为水源热泵)系统和水源水系统三部分组成。为用户供热时，水源中央空调系统从水源中提取低品位热能，通过电能驱动的水源中央空调主机(热泵)“泵”送到高温热源，以满足用户供热需求。为用户供冷时，水源中央空调将用户室内的余热通过水