潍坊室内设计论文提纲

论文题目：应用Wankel泵的地源热泵冷却水系统变流量改造研究

摘要：近些年来,伴随着我国经济的快速发展,国家的新型城镇化进程进入了加速发展阶段,人口向城镇集中,当前不仅城市的数量、面积在不断扩张,城市容纳的人口数量也在快速增长,建筑的能源消耗量上升到了一个新的水平。在这其中暖通空调在建筑能耗中占据很大比例。为了适应城市的快速发展,解决人们日益增长的需求与城市资源有限的矛盾,近年来市场上出现各种暖通空调解决方案,地源热泵就是其中一种。由于其不占用地上空间,与外界换热效率高,地源热泵在近几年被大规模推广。但与此同时,地源热泵本身存在的问题也日益显现,市面上的地源热泵机组大多可以根据建筑负荷的变化进行变频调控,但针对地源热泵的水循环系统,很大一部分依然采用最传统的定频运行方式。特别是冷却水系统,由于其变频运行对制冷机组、循环水泵的工作性能有很大影响,因此冷却水泵组往往处于定频运行模式,建筑设计之初,地源热泵的功率及配套的循环水系统的流量参数是根据建筑的最大冷负荷进行选择,而部分负荷运行工况的时间站总运行时间的比例超过85%,这使得无法进行流量控制的冷却水系统在无论什么工况下,都保持最大的额定工况运行方式,造成大量的能源浪费,为了降低能耗,提高热泵系统的运行效率。针对地源热泵冷却水变流量控制的问题,本文通过理论推导、室内试验、数值模拟等方法,针对地源热泵冷却水系统建立了基于制冷剂冷却温度的流量控制模型,并研究Wankel泵的性能,与离心泵一同组合为冷却水泵送系统,通过变频控制其与离心泵配合工作,使其在满足热泵流量需求的同时最大程度地减少能源浪费;同时基于潍坊某地热项目,基于理论实际,结合现场的热物性勘测和模拟,研究地埋管换热流量最佳范围,以此确立地埋管网基于流量的切换策略;最后通过模拟,验证了冷却水泵组的节能效果,同时根据实际工况,指定相关控制策略。具体研究成果如下:（1）基于热泵机组的工程热物理模型,建立了基于制冷剂在冷凝器出口温度的流量控制模型,确立了制冷剂的过冷后的温度与冷却水流量、冷却水出入口温度的耦合关系,在此基础上,建立建筑热负荷模型,根据热负荷曲线预测在夏季冷却水在全天的流量变化趋势。（2）设计了基于Wankel泵地源热泵冷却水泵组,开展了 Wankel泵在实验,系统研究了 Wankel泵在低扬程工况下扬程-流量-效率三者的关系,并基于试验结果分析Wankel泵效率变化原因。（3）基于地埋管的准三维导热模型,获得地埋管内冷却水输出温度与流量和输入温度之间关系,通过现场热响应测试获取地质热物性参数,建立COMSOL模型研究确立合适的入口温度及流速范围,确定基于流量的地埋管网切换策略。（4）提出离心泵与Wankel泵混杂控制系统,通过建立流量控制模型,针对不同的地源热泵使用工况,设计相应的控制策略,并通过模拟与现有的冷却水定频运行方式进行比较,验证其节能效果。

关键词：地源热泵;Wankel泵;变流量;节能

学科专业：建筑与土木工程（专业学位）

摘要

ABSTRACT

第一章 绪论

1.1 研究背景及意义

1.2 国内外研究现状

1.2.1 地源热泵变流量国内研究现状

1.2.2 地源热泵变流量国外研究现状

1.3 现状与不足

1.4 主要研究内容、技术路线和创新点

1.4.1 本文主要研究内容

1.4.2 技术路线

1.4.3 主要创新点

第二章 地源热泵冷却水控制系统改造分析

2.1 地源热泵系统效率影响因素

2.2 冷却水控制方法

2.2.1 基于冷却水温度的温差控制

2.2.2 基于冷却水温度的定温控制

2.2.3 基于冷却水压力的压差控制

2.3 换热模型的构建

2.3.1 制冷剂在冷凝器中的能量变化

2.3.2 制冷剂在冷凝器中的能量变化

2.4 本章小结

第三章 冷却水泵送设备的改造与研究

3.1 地源热泵冷却水泵组分析

3.1.1 当前地源热泵冷却水泵送系统的不足

3.1.2 Wankel泵引入地源热泵冷却水泵组

3.2 Wankel泵的工作特性

3.2.1 Wankel泵的工作原理

3.2.2 Wankel泵的结构

3.2.3 Wankel泵实验设计

3.2.4 Wankel泵实验系统组成及要求

3.2.5 SDU-1.5D-56型Wankel泵的室内实验数据分析

3.3 离心泵的理论基础

3.4 离心泵与Wankel泵并联运行策略

3.5 本章小结

第四章 地埋管换热模型的建立与研究

4.1 双U型管钻孔内准三维导热模型

4.2 现场地源热物性测试

4.2.1 测试原理

4.2.2 测试设备

4.2.3 实验设计

4.2.4 实验结果及分析

4.2.5 实验数据处理

4.3 双U型管传热模型

4.3.1 COMSOL简介

4.3.2 地埋管模型的建立与验证

4.3.3 地埋管网换热模拟

4.4 本章小结

第五章 Wankel泵参与的地源热泵冷却水变流量控制模拟

5.1 夏季建筑冷负荷计算

5.2 热泵机组内能量传递与变化

5.3 地埋管及热泵装备沿程阻力分析

5.3.1 地埋管产生的管道阻力

5.3.2 换热器沿程阻力

5.4 管网分区控制

5.5 冷却水泵控制策略的物理描述

5.6 基于混杂系统的冷却水泵控制模型建立

5.6.1 混杂系统简介

5.6.2 地源热泵冷却水系统的模型的数学描述

5.7 地源热泵冷却水泵的控制策略

5.8 算例分析

5.9 本章小结

第六章 结论与展望

6.1 结论

6.2 展望

参考文献

致谢