14上海世博园地表水地源热泵的应用及环境影响分析

2007年第37卷第2期　　　　　　　　 38 　　　　　　　　暖通空调HV&AC　

专业论坛

上海世博园地表水地源

热泵的应用及环境影响分析

同济大学　张文宇☆　龙惟定

摘要　介绍了国内外地表水地源热泵的研究现状,分析了上海世博园区地理、气候条件以

及空调负荷,认为以黄浦江江水作为冷热源的热泵系统可行,向影响。

关键词　上海世博园　黄浦江　ApplicationofsurfaewatrtpumpsystemsinShanghaitonmenteffectanalysis

ByZhangWenyu★andLongWeiding

Abstract　PresentsthecurrentresearchstatusofsurfacewatersourceheatpumpsystemsinandoutofChina.Analysesthegeographic,climaticconditionsandcoolingloadinShanghaiExpoarea.ConcludesthatthewaterofHuangpuRiverisavailableasthecoldandheatsourcesoftheheatpumpsystemduringtheExpoperiod.Pointsoutthattherearereversibleeffectsbetweentheheatpumpsystemandenvironment.

Keywords　ShanghaiExpo,HuangpuRiver,surfacewatersourceheatpump★TongjiUniversity,Shanghai,China

1　国内外地表水地源热泵研究现状

水和热泵蒸发器端作为冷源的区域供冷工程,经过9a的运行后,斯德哥尔摩的区域供冷工程被公认

国外地表水地源热泵的研究始于20世纪30

年代,瑞士苏黎世议会大厦安装了欧洲第一台大型热泵,以河水作为热源,输出热量175kW。在第二次世界大战期间,这种能适应战时能源紧缺情况的大型供热和工艺热泵装置得到了快速发展。

第二次世界大战后,热泵在美国首次掀起发展高潮,到1950年美国拥有600台热泵,其中53%为水源热泵。

1980年美国海军对珍珠港等地进行了海/湖水空调在海军设施上应用的研究,通过对一个虚拟工程项目的经济分析得出结论:地表水地源热泵技术初投资比传统空调系统高60%,但是运行费用却降低了80%,在系统整个寿命周期内各种费用要比传统空调系统少25%[1]。

1995年,瑞典利用已有的先进大型海水源热泵进行区域供热的经验和现成的设备,开发了以海

为是大型供冷解决方案中近乎完美的工程,具有很高的能源利用率、更加环保的效应以及更加经济的运行操作。图1是位于北纬60°的瑞典首都斯德哥尔摩市和北纬45°45′的我国哈尔滨市以及北纬30°08′的上海市月平均室外温度对比图,不难发现陆地性气候和海洋性气候的巨大差异[2]。

2000年7月,美国康乃尔大学以深层湖水作为冷源的区域供冷系统,设计供冷能力7014MW,循环流量2102m3/s,承担了校园夏季峰值冷负荷5416MW及2001年的持续峰值负荷5613MW。

☆张文宇,女,1977年3月生,在读硕士研究生

200092上海四平路1239号同济大学暖通研究室

(021)65982596

E2mail:rainy210@http://www.77cn.com.cn收稿日期:200603

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图2　上海1961—1990年30年间月平均气温

图1　三个城市月平均室外温度对比

南浦大桥与卢浦大桥间5128的范围内,浦东,,江面平均宽

m,9,历年平均160℃,4月为1516℃,7月为2913月为2119℃,年平均净径流量为31517m3/s。

运行结果显示典型年供冷量超过了106GW,节约了22亿kWh的电量;同时冷却器能耗减少了86%,也降低了电厂发电过程中污染物的排放量;

湖水冷却系统的寿命为75～100a之久,寿命为30～40a[3]。

,用地中海资源,,机组绝大部分仍然是空气源热泵,仅有的水源热泵机组也只出现在工业领域,其他(冷)热源的利用也极为有限。研究者调查发现推广地表水地源热泵技术的障碍在于:1)对冷热源的认识不够充分;2)技术不成熟;3)缺乏合格的设计师、承包商和操作者[4]。

目前,在瑞典和挪威以地表水地源热泵进行区域供冷供热的技术已经实现了规模化应用,而我国地表水地源热泵的研究和应用才刚刚起步,与国外相比,在热泵机组的优化设计和工程应用上还存在较大差距。在建的大连星海假日酒店采用5台国产SGHP1000型海水源热泵,提供冷热源,是目前国内最大的海水源热泵工程项目。2　2010年上海世博园简介2.1　世博园地理优势

由于目前缺乏黄浦江不同深度的水温资料,因

此借鉴位于北纬31°04′～31°07′,东经122°04′～122°12′之间黄浦江入海口附近引水船海洋站数据(1959年9月至2001年10月)[5]。由图3可见,供冷期间,表层水温总是低于室外平均最高温度,并且表层以下水温的变化较室外气温的变化缓和,说明水体较空气热量资源更为丰富。可见,如能进行较好的水质处理,则无论是夏季作为冷却冷凝器用水、冬季作为热泵热源水都是可以的

。

上海浦东新区位于北亚热带东亚季风盛行的

地方,北纬30°08′～31°23′,东经121°27′～121°48′之间,北扼黄浦江汇入长江的吴淞口,东临长江主航道出海段,有65km长的沿江海岸线。新区受海洋性气候调节明显,夏天昼热夜凉,冬天日暖晚寒,春秋两季冷热变化无常,特殊高温和低温的天数不多。1994年7月平均气温为3014℃,1月为512℃。图2为上海30年月平均气温。

世博园区距市中心比较近,

分布在黄浦江两岸

图3　引水船海洋站月平均表层水温与气温对比

上海世博会的主题是“城市,让生活更美好”,其基本理念之一就是构筑循环型城市,充分利用现有的未利用能源(如江水和河水等),将热电联产系统的排热和集中供冷供热设施供应的能量合理组合,实现能源的有效利用,利用黄浦江江水作为热泵冷热源,无疑使这一理念得以贯彻。2.2　空调负荷

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上海世博会的展期预计为6个月,2010年5月1日开幕,10月31日闭幕。将主要建设主题

馆、展馆、企业馆、公共配套服务设施、城市实验区、世博村等,总建筑面积达200万m2。会后该地区将作为国际交流和贸易中心进行再开发,以办公楼、商业中心、高级公寓为主,规划建筑面积约720万m。测算总客流量7000万人次,平均日、高峰日和极端高峰日的客流量分别为40,60,80万人次,浦东、浦西园区到达客流量分别占70%和30%,高峰时段预计出现在开园后2～3h,客流在25万人次/h左右。园区日客流量按80万人次计算,则总空调负荷预计为280MW。3　环境影响分析3.1　城市热岛效应

上海夏季盛行东南风,,,8718%。,418～618℃2[6]

升高还破坏生态平衡的温度环境条件,加速某些细菌的繁殖,助长水草丛生,厌气发酵、散发恶臭。表1是两种藻类在不同温度时的生长参数。

表1　两种藻类在不同温度时的生长参数

藻类

　铜绿微囊藻斜生栅藻　

最大增长率

-1

15℃0.80525℃1.812最大现存量315℃25℃

6

1.1×108×1065　6

　　总之,热水的排放,使得水体温度上升,对物理,从而引起水质一定的变化。1988年6月1《地面水环、河、,人为≤2℃。

就世博园区范围内的黄浦江整体而言,水源热泵系统引起的水温升高约在0107℃左右,远低于上述标准中的规定值。就是因为微弱温升不易引起重视,使得目前国内对该项内容的研究工作较少。但在排水口特定区域内温度场的分布必然会有显著变化,从而造成水环境一定程度上的污染。

因此有必要深入研究排热(冷)后江水速度场、温度场、水文分布情况以及流体热扩散等问题,为今后环境方面的深入研究奠定理论基础;同时确定水温是否在能够接受的范围 …… 此处隐藏：5058字，全部文档内容请下载后查看。喜欢就下载吧 ……