基于熱泵系統(tǒng)的海水熱擴散研究.pdf

1、21世紀，能源問題日益凸顯。海水源熱泵系統(tǒng)的出現(xiàn)對于我國建筑節(jié)能具有非常重要的意義。目前，海水源熱泵系統(tǒng)在我國剛剛處于探索階段的起步位置，環(huán)境影響評估是要解決的首要問題之一。 海水源熱泵系統(tǒng)取用當?shù)睾Ｋ?，?jīng)過取熱之后，將同量的海水排入當?shù)睾Ｑ?。排出的海水夏季比當?shù)睾Ｋ疁馗?0℃左右，冬季比當?shù)睾Ｋ疁氐?-5℃，這取決于當?shù)氐乃疁貤l件和熱泵系統(tǒng)參數(shù)。排水會對當?shù)睾Ｑ蟓h(huán)境產(chǎn)生一定的影響，不僅會影響當?shù)匚h(huán)境，還會影響到當?shù)睾Ｑ笊?/p>

2、物和漁業(yè)經(jīng)濟等。當在我國沿海城市大規(guī)模應用海水源熱泵系統(tǒng)進行區(qū)域供冷、供熱的時候，這種影響會顯得格外突出。 除了環(huán)境問題外，在海水源熱泵系統(tǒng)的應用當中，系統(tǒng)取排水構(gòu)筑物設計面臨的首要問題是取排水口之間的間距，間距過大造成投資成本增加，間距過小會導致水循環(huán)短路，使得熱泵系統(tǒng)效率低下，甚至不能運行。 本課題主要針對以上兩個問題，應用海洋動力學的知識，通過求解動量方程、輸運方程，模擬出潮流場、溫升場，對排水造成的當?shù)睾Ｑ鬁囟葓?/p>

3、的變化進行量化評估。 首先建立了深度平均的二維數(shù)學模型，在模型中考慮表面風應力、底部摩擦力、柯氏力的作用，以及自由表面和空氣的熱量交換。熱量交換模型以實測氣象參數(shù)作為變量。方程離散采用ADI有限差分方法，水平對流項采用迎風格式，網(wǎng)格采用交錯網(wǎng)格。 然后對大連黑石礁灣潮流場進行了模擬，將模擬值與實測值進行了比較，對模型進行驗證。應用嵌套方法，模擬了小平島海水源熱泵系統(tǒng)取排水造成的熱擴散，分別模擬了冬夏兩季排水方式、大小潮下

4、的情況。結(jié)果表明該工程在目前的設計方案下，排水對取水的影響可以忽略，對當?shù)睾Ｋ斐傻臏囟茸兓苍谝?guī)定的范圍之內(nèi)。 其次，模擬了黑石礁灣內(nèi)小平島和星海灣兩個海水源熱泵系統(tǒng)最大負荷情況下同時運行的情況。結(jié)果表明，兩個系統(tǒng)排水熱擴散互不影響。星海灣熱泵系統(tǒng)由于當?shù)睾Ｋ魉佥^小，對熱量稀釋、輸移和擴散能力較弱，熱量容易集中。并通過模擬星海灣海水熱泵更大容量情況下排水的熱擴散，進一步評估星海灣熱泵系統(tǒng)的供熱/冷能力。 最后，分析和