《城市熱網與地熱能複合型集中供熱技術套用基礎研究》是依託清華大學，由付林擔任項目負責人的面上項目。
基本介紹
- 中文名：城市熱網與地熱能複合型集中供熱技術套用基礎研究
- 依託單位：清華大學
- 項目負責人：付林
- 項目類別：面上項目
項目摘要,結題摘要,
項目摘要
為了提高城市集中供熱系統的能源利用效率，降低熱力站一次網與二次網之間的不可逆傳熱損失，本課題是一種城市熱網與地熱能複合型集中供熱技術，即在熱力站設定地熱源吸收式熱泵機組，以集中供熱系統一次網高溫熱水驅動，回收地熱用於二次網供熱。本課題採用理論分析與實驗研究相結合，圍繞該技術展開系統性的基礎研究，主要研究內容包括：該系統特定使用條件下的地埋管換熱器的蓄放熱特性規律；提出並完善可用於本課題特定使用環境下的吸收式熱泵新流程、新工質，為機組設計開發提供理論指導；建立各環節及系統數學模型，開發全工況模擬與設計軟體，通過對該系統全年運行特性的模擬研究，建立城市熱網與地熱能複合型集中供熱技術最佳化集成的指導原則和方法以及系統最佳化運行調度的理論與方法，可用於指導實際系統的設計。
結題摘要
目前，我國城市集中供熱系統普遍存在能源利用效率偏低，污染排放嚴重的現象；同時，隨著城市化進程的加快，集中供熱熱源的建設滯後於供熱負荷需求的增長，並且伴隨集中熱源的大型化，城市熱網的輸送距離越來越長，管網投資和運行費用也越來越高。為了解決上述問題，本文提出城市熱網與地熱能複合型集中供熱技術，利用城市熱網一二次網之間的大換熱溫差作為驅動力，在熱力站處驅動吸收式熱泵提取淺層地熱，並將一次熱網的熱量和淺層地熱一起供給二次網。通過該技術可以實現在集中熱源不擴容，能耗不變的情況下大幅增加其供熱能力20%以上，有效緩解集中供熱熱源不足的問題；從另一角度來說，在用戶負荷相同的前提下，該技術與常規集中供熱系統相比可以減少集中熱源容量、一次管網投資和運行費用，同時減少污染排放。 本文通過理論分析與實驗研究相結合的方法對城市熱網與地熱能複合型集中供熱系統展開基礎性研究。首先對系統進行了熱力學分析，分別從熱力學第一定律和熱力學第二定律角度分析了系統的能源利用效率，得出城市熱網與地熱能複合型集中供熱系統的一次能源利用率為1.82，火用效率為0.682，與常規熱電聯產集中供熱系統相比分別提高16.7%和17.9%，與電動地源熱泵系統相比分別高出近1倍和38.9%；其次，進行了專用吸收式熱泵的研發，針對吸收式熱泵的特殊套用場合，提出了兩級吸收兩級蒸發新流程，採用各部件的傳熱係數分別計算的方法以提高計算的精確性，建立了吸收式熱泵的計算模型，對吸收式熱泵機組各部件的結構及機組放汽範圍進行了選擇分析，最終確定其合理取值為8%-10%，並找出了吸收器及發生器合適的溶液噴淋密度；再次，建立了城市熱網與地熱能複合型集中供熱系統的數學模型，模擬了系統的動態運行特性和性能，將模擬結果與實驗測試結果進行比較分析，驗證了模型的正確性，模擬結果顯示與常規集中供熱系統相比，該系統能夠提高熱源供熱能力23%；然後，針對北方地區土壤溫度較低的問題，研究了系統的季節性蓄熱方法，給出了系統的設計方法，並進行了適用性分析和土壤熱平衡分析；最後，針對城市熱網夏季利用率低以及夏季空調電力負荷峰值大的問題，研究了系統夏季分散式供冷的運行模式，並與常規分散電製冷方式進行了節能性和經濟性比較。通過以上研究可以得出，該技術與常規集中供熱技術和電動地源熱泵技術相比均具有節能和經濟上的優勢，值得大力推廣。
