深層地熱水熱泵空調(diào)系統(tǒng)的可行性及關鍵技術研究.pdf

1、目前，隨著常規(guī)能源的日益匱乏，國內(nèi)外開始了尋求新型的可再生能源。地熱能以清潔、可再生、無污染等特點逐漸受到人們的青睞。經(jīng)過30多年的發(fā)展，我國的地熱利用技術已經(jīng)取得了巨大的突破，實現(xiàn)了由單級供熱向梯級供熱、直接供熱向間接供熱模式的轉(zhuǎn)變。然而，與國外相比，地熱利用技術仍有很大的差距，加之各地區(qū)技術發(fā)展的不均衡，使得低溫地熱資源在開發(fā)利用中出現(xiàn)了能量浪費、環(huán)境污染、技術水平低下、系統(tǒng)使用壽命短以及經(jīng)濟性差等問題。此外，國內(nèi)的地熱供熱供冷技術

2、發(fā)展緩慢，目前仍沒有具體的示范工程。 針對低溫地熱資源利用的上述問題，本文主要完成了以下工作任務： 1)從運籌學理論的目標．約束角度出發(fā)，分析并建立了深層地熱水熱泵空調(diào)系統(tǒng)的幾種關鍵技術——板式換熱器、高溫熱泵和風機盤管技術的目標函數(shù)和約束條件，作為該系統(tǒng)目標函數(shù)模型求解的部分； 2)針對不同的地熱水井口參數(shù)條件，提出深層地熱水熱泵空調(diào)系統(tǒng)的兩種可行性方案，然后以第二種方案為例，運用最優(yōu)化理論，分別建立地熱首級供

3、暖散熱器末端系統(tǒng)、地熱高溫熱泵及風機盤管供熱系統(tǒng)和深層地熱水熱泵空調(diào)系統(tǒng)的目標—約束優(yōu)化模型，采用MATLAB軟件求解出滿足一定約束條件下的各級優(yōu)化參數(shù)。在地熱首級供暖散熱器末端系統(tǒng)中，以首級系統(tǒng)的供熱量最大和投資費用最小為目標函數(shù)，優(yōu)化得出地熱水的第一級回水溫度tgo=46.2℃。從優(yōu)化結(jié)果得出，tgo的高低不僅影響板式換熱器和散熱器的面積，而且影響著系統(tǒng)供熱量的大小，是系統(tǒng)優(yōu)化的關鍵參數(shù)。在地熱高溫熱泵及風機盤管供熱系統(tǒng)的優(yōu)化中，分

4、別建立相應的優(yōu)化目標函數(shù)和約束條件，優(yōu)化出地熱水的第一級回水溫度是tgo=48℃，由此求得系統(tǒng)的第一、二級板式換熱器的面積分別是35.43m2和96.459m2。在深層地熱水熱泵空調(diào)系統(tǒng)的優(yōu)化中，高溫熱泵采用單目標函數(shù)求解，兩級溴化鋰機組采用最大性能面積比和理想點法兩種方法進行求解，結(jié)果表明采用理想點法所求的的各設備換熱面積和性能系數(shù)等各參數(shù)更符合實際、更準確。 3)建立了地熱中高溫熱泵供熱系統(tǒng)的火用分析模型，依據(jù)調(diào)研工程數(shù)據(jù)對

5、所建模型進行了分析求解，得出整個系統(tǒng)的火用效率為66.8％，其中板式換熱器的火用損失最大，因此在地熱供熱系統(tǒng)的設計中，板式換熱器的優(yōu)化設計是關鍵。 4)結(jié)合調(diào)研工程項目，采用年度費用分析法原理對地熱中高溫熱泵供熱系統(tǒng)進行了經(jīng)濟性分析，并與其他幾種典型供暖方式進行了比較，得出地熱中高溫熱泵供熱系統(tǒng)更經(jīng)濟、更可行。 5)應用上述的理論優(yōu)化研究結(jié)論和調(diào)研工程的經(jīng)濟分析結(jié)果，針對山東商河縣地熱資源的自身特點，本論文提出了商河低溫