大连市某污水源热泵—太阳能热水供应系统运行特性分析

摘要

洗浴废水是生活污水的主要来源之一，具有水量较大，温度适中的特点，通过回收洗浴废水中的低位热能对节水、节能减排具有重要意义。本文以大连市某浴池热水供应系统为背景，对其热源进行改造，提出了以污水源热泵太阳能联合热水供应系统的形式替换原有的燃油锅炉。为了探讨改造后的热水系统的运行模式以及设计是否合理，满足用户需求，并与原燃油锅炉相比的优势。本文对以下几个方面进行了分析:
　　首先，针对用户热水需求情况，设计了污水源热泵—太阳能热水供应系统。系统利用夜间低谷电运行污水源热泵系统回收洗浴废水中的热量，并且将热量贮存在蓄热水箱中;白天通过太阳能系统进行补热，若太阳能不足，启动燃气锅炉进行辅助加热。同时，对系统各个设备进行了选型，提出系统在冬夏季的运行模式。
　　其次，针对该系统，分别建立了热泵机组、太阳能集热器、水箱及燃气锅炉的数学模型。对热泵机组进行优化设计，得出机组各部件的结构参数。基于这些模型开发了污水源热泵—太阳能热水供应系统运行仿真程序。
　　最后，对系统运行模式进行设计，确定影响系统控制的各个温度和水位节点，根据建立的热水系统模拟运行程序，分别分析系统夏季晴天、夏季阴天、冬季晴天和冬季阴天工况下各水箱温度与水量变化情况，并与设计情况对比，结果为污水源热泵—太阳能热水系统的科学运行提供了参考依据。分析了该系统年运行费用和能量消耗情况，发现该系统相比其他的系统热源具有明显的经济效益，因此，污水源热泵—太阳能热水系统有一个很好的应用前景。