地熱梯級利用供熱系統(tǒng)運行策略研究

【摘要】：當今社會,資源匱乏和環(huán)境污染問題日益嚴重,地熱資源作為一種清潔的可再生能源,其發(fā)展具有一定的前景和優(yōu)勢,應(yīng)用于地熱供熱方面的技術(shù)日趨成熟。但隨著節(jié)能工作的不斷深入,人們已經(jīng)越來越認識到供熱節(jié)能,更重要的是能量和品質(zhì)上的匹配。因而對供熱系統(tǒng)的運行策略的研究則顯得尤為重要,地熱水結(jié)合水源熱泵的梯級利用的熱源形式有效地提高了地熱水的利用率。因此,分析地熱梯級利用供熱系統(tǒng)的應(yīng)用模型,尋求能源利用的最優(yōu)匹配形式及運行策略,進而挖掘供熱系統(tǒng)的節(jié)能潛力及高效地利用地熱資源的方法是本文研究的重點。 本文主要針對應(yīng)用地熱梯級利用系統(tǒng)主要構(gòu)件如板式換熱器、水源熱泵機組、地板輻射采暖、散熱器及輸配系統(tǒng)分別建模分析其熱力模型及特性。對天津團泊湖地熱利用系統(tǒng)及天津工業(yè)大學地熱供熱系統(tǒng)進行建模,分析兩種不同形式的地熱梯級利用模型,在此模型熱力基礎(chǔ)上,結(jié)合室外氣象參數(shù)變化對供熱負荷的影響,分析整個系統(tǒng)的地熱水運行流量,熱泵機組匹配形式及輸配系統(tǒng)的運行情況。建立系統(tǒng)目標函數(shù),對系統(tǒng)模型最優(yōu)化形式進行求解,從而確定在不同室外溫度下能源的配置形式及運行策略方式,從而提高地熱水的利用率、降低系統(tǒng)的運行能耗及費用。 通過系統(tǒng)模型的分析,得到以下結(jié)果: 在負荷較小的情況下,優(yōu)先利用地熱資源,當負荷較大時啟動熱泵及其他熱源形式,根據(jù)室外溫度的變化,通過建立系統(tǒng)的目標函數(shù)及約束條件限制,結(jié)合優(yōu)化的分析方法,確定最優(yōu)的地熱水出水流量及系統(tǒng)的循環(huán)水流量,進而確定熱源的匹配形式及運行控制策略。本文構(gòu)建了地熱梯級利用模型,模型的能源配置形式、優(yōu)化的運行控制策略方法及實現(xiàn)控制調(diào)節(jié)的措施,該模型可以被簡化、演化,能夠廣泛應(yīng)用于其它地熱供熱系統(tǒng)。 【關(guān)鍵詞】：地熱梯級利用 水源熱泵 采暖 運行策略 優(yōu)化
【學位授予單位】：天津大學
【學位級別】：碩士
【學位授予年份】：2012
【分類號】：TU833
【目錄】：

• 摘要3-4
• ABSTRACT4-8
• 第一章 緒論8-16
• 1.1 研究背景8-9
• 1.2 供熱系統(tǒng)運行策略及問題分析9-11
• 1.2.1 供需不平衡9-10
• 1.2.2 供熱系統(tǒng)調(diào)節(jié)策略10
• 1.2.3 供熱系統(tǒng)發(fā)展趨勢10-11
• 1.3 地熱供熱技術(shù)在國內(nèi)外應(yīng)用11-14
• 1.3.1 地熱供熱技術(shù)11-13
• 1.3.2 國內(nèi)外研究現(xiàn)狀13-14
• 1.3.3 存在的技術(shù)問題14
• 1.4 研究內(nèi)容、方法14-15
• 1.5 研究意義15-16
• 第二章 系統(tǒng)模型分析16-43
• 2.1 板式換熱器模型16-26
• 2.1.1 傳熱分析17-19
• 2.1.2 傳熱計算19
• 2.1.3 相對傳熱系數(shù)計算及簡化19-26
• 2.2 散熱器模型26-30
• 2.3 地板輻射采暖模型30-34
• 2.3.1 傳熱分析30-32
• 2.3.2 地板輻射采暖調(diào)節(jié)公式32-34
• 2.4 水泵模型34-35
• 2.4.1 水泵定速調(diào)節(jié)34
• 2.4.2 水泵變速調(diào)節(jié)34-35
• 2.5 熱泵機組模型35-43
• 2.5.1 溫度對機組性能影響36-37
• 2.5.2 流量對機組性能影響37-40
• 2.5.3 多臺機組聯(lián)合運行策略40-43
• 第三章 供熱系統(tǒng)分析43-53
• 3.1 采暖負荷理論計算43-44
• 3.2 室外氣象參數(shù)分析44-46
• 3.3 供熱調(diào)節(jié)46-50
• 3.3.1 質(zhì)調(diào)節(jié)47-50
• 3.3.2 分階段變流量調(diào)節(jié)50
• 3.4 地熱供熱經(jīng)濟分析50-53
• 第四章 系統(tǒng)運行策略分析53-90
• 4.1 典型地熱梯級利用模型分析53-63
• 4.1.1 模型的熱力分析55-57
• 4.1.2 地熱運行參數(shù)的分析57-58
• 4.1.3 控制原則58
• 4.1.4 控制目標58-59
• 4.1.5 控制流程59-63
• 4.2 團泊胡項目運行策略分析63-73
• 4.2.1 項目概況63-64
• 4.2.2 運行策略優(yōu)化64-73
• 4.3 天津工業(yè)大學運行策略分析73-80
• 4.3.1 項目概況73-75
• 4.3.2 設(shè)計工況運行策略75-80
• 4.4 實際運行工況分析80-85
• 4.4.1 校園建筑能耗的特點80-82
• 4.4.2 運行策略分析82-85
• 4.5 能效比及地熱利用率85-89
• 4.5.1 地熱供暖系統(tǒng)能效比86-88
• 4.5.2 地熱水熱能利用率88-89
• 4.6 小結(jié)89-90
• 第五章 結(jié)論與展望90-92
• 5.1 結(jié)論90-91
• 5.2 展望91-92
• 參考文獻92-95
• 發(fā)表論文和參加科研情況說明95-96
• 致謝96

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