第一篇：電動(dòng)汽車熱泵空調(diào)系統(tǒng)的實(shí)驗(yàn)研究

電動(dòng)汽車用熱泵空調(diào)系統(tǒng)的實(shí)驗(yàn)研究

軒小波

1.2.1,2陳斐

1,2

上海新能源汽車空調(diào)工程技術(shù)研究中心

上海加冷松芝汽車空調(diào)股份有限公司制冷研究院

摘要：基于一款電動(dòng)汽車空調(diào)設(shè)計(jì)了熱泵空調(diào)系統(tǒng)試驗(yàn)臺(tái)架，研究了不同壓縮機(jī)轉(zhuǎn)速和環(huán)境溫度條件下雙換熱器和三換熱器系統(tǒng)對(duì)熱泵空調(diào)換熱性能、總成出風(fēng)口平均溫度及系統(tǒng)COP的影響。結(jié)果表明，環(huán)境溫度越高雙換熱器系統(tǒng)和三換熱器系統(tǒng)的換熱性能越高，且三換熱器系統(tǒng)的性能優(yōu)勢(shì)越明顯；壓縮機(jī)轉(zhuǎn)速為5500rpm、室外環(huán)境溫度為7℃、1℃、-5℃工況下，三換熱器系統(tǒng)較雙換熱器系統(tǒng)總成出風(fēng)口平均溫度分別高8.0℃、7.2℃和6.1℃，系統(tǒng)COP分別提高15.0%、16.5%和18.2%，提高了電動(dòng)汽車乘員艙的舒適性和能效比。

關(guān)鍵詞：電動(dòng)汽車

熱泵空調(diào)

實(shí)驗(yàn)研究

三換熱器系統(tǒng)

系統(tǒng)COP Experimental Research of Heat Pump Air-conditioning System

for Electric Vehicle

Songz automobile air conditioning co.,ltd Shanghai 201108

Abstract: Designed a test bench of heat pump air conditioning system based on an electric car air-conditioning.The impact of heat pump air conditioning system transfer performance, average temperature of the outlet assembly and the system coefficient of performance were studied base on two exchangers system and three exchangers system, under different compressor speeds and different ambient temperatures.The test results indicate that, higher the ambient temperature, higher the heat transfer performance of the two exchangers system and three exchangers system, transfer performance advantages more obvious of the three exchangers system.Under compressor speed is 5500rpm, ambient temperature is 7℃,1℃,-5℃conditions, average temperature of outlet assembly of the three exchangers system higher 8.0℃, 7.2℃ and 6.1℃ than the two exchangers system, the coefficient of performance increased 15.0%, 16.5% and 18.2% respectively, and the electric vehicle passenger compartment comfort and energy efficiency is also improved.Key words: electric vehicle

heat pump air-conditioning

experimental research three heat exchangers system

system coefficient of performance

1前言 由于新能源電動(dòng)和混動(dòng)汽車工業(yè)的快速發(fā)展，空調(diào)系統(tǒng)能耗對(duì)電動(dòng)汽車?yán)m(xù)行里程的影響日益凸顯，這對(duì)電動(dòng)汽車空調(diào)系統(tǒng)的節(jié)能降耗提出了更高要求。目前市場(chǎng)上的電動(dòng)汽車冬季大多都采用PTC加熱方式采暖，不僅能耗高而且制熱效率低，電動(dòng)汽車空調(diào)必須從自身解決低效供暖的問題，熱泵型空調(diào)技術(shù)正好解決了電動(dòng)汽車采暖能耗高及對(duì)發(fā)動(dòng)機(jī)余熱的依賴問題。

［］

熱泵是利用少量高品位能源使熱量由低溫?zé)嵩戳飨蚋邷責(zé)嵩吹墓?jié)能裝置1，在電動(dòng)汽車中使用熱泵空調(diào)系統(tǒng)取暖，可利用電能將環(huán)境中的熱量泵送到車室內(nèi)，得到的熱量為消耗

［］的電能與吸收的低位熱能之和，因此其能效比大于1[2]；魏名山等人3針對(duì)電動(dòng)汽車在冬天取暖時(shí)能耗較高的問題，設(shè)計(jì)了一套用于取暖的熱泵空調(diào)系統(tǒng)；熱泵COP 是制熱模式下熱

［］［］泵空調(diào)系統(tǒng)的實(shí)際制熱量與實(shí)際輸入功率的比值4；Hosoz 等人5將傳統(tǒng)燃油汽車空調(diào)改裝為熱泵空調(diào)，研究了不同壓縮機(jī)轉(zhuǎn)速與系統(tǒng)換熱量、COP 等參數(shù)之間的關(guān)系。

本文設(shè)計(jì)了用于電動(dòng)汽車室內(nèi)采暖的熱泵空調(diào)系統(tǒng)試驗(yàn)臺(tái)架，研究了不同壓縮機(jī)轉(zhuǎn)速和環(huán)境溫度條件下雙換熱器和三換熱器系統(tǒng)對(duì)熱泵空調(diào)換熱性能、總成出風(fēng)口平均溫度及系統(tǒng)COP的影響。

2電動(dòng)汽車熱泵空調(diào)系統(tǒng)

電動(dòng)汽車熱泵空調(diào)系統(tǒng)原理如圖1所示，主要由電動(dòng)壓縮機(jī)、單向閥、四通換向閥、節(jié)流裝置、室內(nèi)外換熱器、氣液分離器等組成。

圖1 電動(dòng)汽車熱泵空調(diào)系統(tǒng)圖

制冷模式下，從壓縮機(jī)出口排出的高溫高壓制冷劑氣體經(jīng)單向閥、四通換向閥進(jìn)入室外換熱器，在室外換熱器內(nèi)與外界空氣進(jìn)行熱交換冷凝為低溫高壓的制冷劑液體，流經(jīng)節(jié)流裝置進(jìn)行節(jié)流降壓，節(jié)流后的氣液兩相制冷劑進(jìn)入室內(nèi)換熱器，與室內(nèi)空氣進(jìn)行交換實(shí)現(xiàn)蒸發(fā)吸熱以達(dá)到降低乘員艙內(nèi)溫度的目的，最后從室內(nèi)換熱器排出的低溫過熱制冷劑經(jīng)四通換向閥、氣液分離器被壓縮機(jī)吸入進(jìn)入下一個(gè)制冷循環(huán)。

制熱模式下，從壓縮機(jī)出口排出的高溫高壓制冷劑氣體經(jīng)單向閥、四通換向閥進(jìn)入室內(nèi)換熱器，與車內(nèi)空氣進(jìn)行熱交換以達(dá)到提升乘員艙內(nèi)溫度的目的，冷凝為低溫高壓的制冷劑液體流經(jīng)節(jié)流裝置進(jìn)行節(jié)流降壓，節(jié)流后的氣液兩相制冷劑進(jìn)入室外換熱器與室外空氣進(jìn)行熱交換，最后從室外換熱器排出的低溫過熱制冷劑經(jīng)四通換向閥、氣液分離器被壓縮機(jī)吸入進(jìn)入下一個(gè)制熱循環(huán)。

3實(shí)驗(yàn)裝置與方法 3.1 實(shí)驗(yàn)裝置

本熱泵系統(tǒng)室內(nèi)空調(diào)箱采用一款車用HVAC總成改裝而成；實(shí)驗(yàn)臺(tái)架如圖2所示。

室外換熱系統(tǒng)

室內(nèi)換熱系統(tǒng)

圖2 熱泵系統(tǒng)實(shí)驗(yàn)臺(tái)架

壓縮機(jī)作為系統(tǒng)的主要部件對(duì)系統(tǒng)的換熱性能起著重要作用，該系統(tǒng)選用一款排氣量為24cc的車用電動(dòng)渦旋壓縮機(jī)，具體參數(shù)如表1所示。

表1 渦旋式電動(dòng)壓縮機(jī)參數(shù)

項(xiàng)目 壓縮機(jī)型號(hào)(代號(hào))壓縮機(jī)型式 排氣容積

壓縮機(jī)周圍環(huán)境溫度

轉(zhuǎn)速范圍

制冷劑

冷凍油種類

冷凍油注入量

單位--cc/rev ℃ rpm ? ? ml

規(guī)格

EVS24HLBBAA-5AA 汽車空調(diào)用電動(dòng)渦旋壓縮機(jī)-40～80 1500-6000 R134a HAF68、POE

120±20(補(bǔ)充油量根據(jù)具體情況協(xié)商)室外換熱器采用專為汽車熱泵空調(diào)系統(tǒng)設(shè)計(jì)的串片式換熱器，是將多孔扁管和翅片采用穿插式結(jié)構(gòu)利用全鋁釬焊技術(shù)將兩種部件焊接而成，加之翅片的百葉窗結(jié)構(gòu)或錯(cuò)窗結(jié)構(gòu)，使得系統(tǒng)在制熱模式下此換熱器作為蒸發(fā)器使用時(shí)具有良好的防結(jié)霜功能，此種換熱器在低溫環(huán)境下工作同時(shí)具有良好的換熱性能及分液均勻性。為了解決室內(nèi)換熱器在制熱模式下做為冷凝器使用時(shí)換熱性能不足的問題，本熱泵空調(diào)系統(tǒng)使用兩個(gè)內(nèi)部換熱器串聯(lián)的方式代替?zhèn)鹘y(tǒng)的一個(gè)換熱器進(jìn)行熱交換；兩個(gè)換熱器分別為平行流微通道換熱器及小管徑翅片管式換熱器，平行流換熱器的位置在HVAC總成中位置保持不變，翅片管式換熱器安裝在總成中暖風(fēng)芯體的位置，即充分利用了總成中有限的空間，又提升了室內(nèi)換熱器在系統(tǒng)制熱狀態(tài)下的換熱性能；制冷模式下通過兩位三通閥自動(dòng)關(guān)閉翅片管式換熱器，由平行流換熱器單獨(dú)工作。室內(nèi)、外換熱器主要參數(shù)如表2所示。

表2 室內(nèi)、外換熱器參數(shù)

名稱 串片式換熱器平行流式換熱器 管片式換熱器 外形尺寸/mm 迎風(fēng)面積/m2 656×357×38 281×249×38 271×157×35

0.214 0.056 0.038

管徑/mm 16×1.8 16×1.8 ?5

最大承受冷媒壓力/MPa

4.5 4.5 6 系統(tǒng)采用具有雙向節(jié)流功能的熱力膨脹閥，壓縮機(jī)吸氣口前安裝有帶干燥過濾功能的氣液分離器，在系統(tǒng)中既能起到干燥過濾的作用，又能避免系統(tǒng)低溫制熱模式下壓縮機(jī)發(fā)生液擊的風(fēng)險(xiǎn)，且減少空調(diào)系統(tǒng)龐大的連接回路，簡(jiǎn)化了控制系統(tǒng)、降低了因接口過多造成冷媒泄漏的機(jī)率、提高了系統(tǒng)的密封性，更為節(jié)能環(huán)保。壓縮機(jī)排氣口處增加油分離器，保證熱泵系統(tǒng)在低溫環(huán)境下工作時(shí)潤(rùn)滑油能夠在壓縮機(jī)內(nèi)流動(dòng)順暢，避免排氣溫度過高而造成壓縮機(jī)損壞。其他主要儀器參數(shù)如表3所示。

表3 主要儀器參數(shù)

儀器名稱 質(zhì)量流量計(jì) 壓力傳感器 溫度傳感器

3.2 實(shí)驗(yàn)方法

室內(nèi)換熱系統(tǒng)及室外換熱系統(tǒng)分別布置在兩個(gè)不同的溫度環(huán)境中，即模擬系統(tǒng)低溫制熱工況下車內(nèi)、外的環(huán)境條件。在不同的環(huán)境溫度、壓縮機(jī)轉(zhuǎn)速下測(cè)試雙換熱器及三換熱器熱泵系統(tǒng)對(duì)換熱性能、HVAC總成出風(fēng)口溫度及系統(tǒng)COP的影響。

測(cè)量范圍 0～400 kg/h 0～5 MPa-40℃～120℃

精度/% 0.5 0.2 0.15 4 實(shí)驗(yàn)結(jié)果與分析

壓縮機(jī)轉(zhuǎn)速5500rpm時(shí)，室外環(huán)境溫度分別為7℃、1℃、-5℃時(shí)雙換熱器系統(tǒng)、三換熱器系統(tǒng)換熱性能如圖3所示。環(huán)境溫度為7℃時(shí)三換熱器系統(tǒng)換熱性能較雙換熱器系統(tǒng)性能大28%，環(huán)境溫度為1℃、-5℃時(shí)三換熱器系統(tǒng)較雙換熱器系統(tǒng)換熱性能分別大25%和19%；即隨著環(huán)境溫度的升高，兩種系統(tǒng)的換熱性能均有不同程度的提高，且環(huán)境溫度越高，三換熱器系統(tǒng)的性能優(yōu)勢(shì)較雙換熱器系統(tǒng)越明顯。

圖3 兩換熱器系統(tǒng)換熱性能

圖4 兩換熱器系統(tǒng)總成出風(fēng)口平均溫度 實(shí)驗(yàn)過程中此HVAC總成的送風(fēng)模式選定為全熱/除霜/外循環(huán)，為了監(jiān)控總成出風(fēng)口溫度，在除霜風(fēng)口均勻布置8個(gè)熱電偶。不同環(huán)境溫度下兩種系統(tǒng)的總成出風(fēng)口平均溫度如圖4所示。室外環(huán)境溫度為7℃、1℃、-5℃時(shí)三換熱器系統(tǒng)較雙換熱器系統(tǒng)總成出風(fēng)口平均溫度分別高8.0℃、7.2℃和6.1℃。由此可知，三換熱器系統(tǒng)在不同的環(huán)境溫度下大大提高了乘員艙的舒適性。

不同環(huán)境溫度下兩種換熱器系統(tǒng)的COP如圖5所示。壓縮機(jī)轉(zhuǎn)速5500rpm，環(huán)境溫度為-5℃時(shí)，三換熱器系統(tǒng)與雙換熱器系統(tǒng)COP分別為2.73和2.31，室外環(huán)境溫度為7℃、1℃、-5℃時(shí)三換熱器系統(tǒng)較雙換熱器系統(tǒng)COP分別高出15.0%、16.5%和18.2%；對(duì)同一種換熱器系統(tǒng)，不同的環(huán)境溫度下系統(tǒng)COP變化并不明顯，如三換熱器系統(tǒng)：7℃環(huán)境溫度下系統(tǒng)COP只比-5℃環(huán)境溫度下系統(tǒng)COP大0.19，這說明隨著環(huán)境溫度的上升，系統(tǒng)換熱性能提高的同時(shí)壓縮機(jī)的功耗也隨之升高。

圖5 雙換熱器、三換熱器系統(tǒng)COP對(duì)比

圖6 系統(tǒng)COP隨壓縮機(jī)轉(zhuǎn)速變化曲線

環(huán)境溫度為-5℃時(shí)，雙換熱器系統(tǒng)與三換熱器系統(tǒng)COP隨壓縮機(jī)轉(zhuǎn)速變化情況如圖6所示。隨著壓縮機(jī)轉(zhuǎn)速的不斷升高系統(tǒng)COP逐漸降低，即壓縮機(jī)轉(zhuǎn)速越低系統(tǒng)COP越高反之系統(tǒng)COP越低，這說明隨著壓縮機(jī)轉(zhuǎn)速的升高，系統(tǒng)換熱性能的提升比小于壓縮機(jī)功耗的提升比。

5結(jié)論與展望

通過實(shí)驗(yàn)研究電動(dòng)車熱泵空調(diào)雙換熱器和三換熱器系統(tǒng)的換熱性能、總成出風(fēng)口平均溫度及系統(tǒng)COP，得出結(jié)論：

（1）隨著環(huán)境溫度的升高，雙換熱器系統(tǒng)及三換熱器系統(tǒng)的換熱性能均有不同程度的提高，且環(huán)境溫度越高，三換熱器系統(tǒng)的性能優(yōu)勢(shì)越明顯。

（2）壓縮機(jī)轉(zhuǎn)速為5500rpm、室外環(huán)境溫度為7℃、1℃、-5℃條件下：三換熱器系統(tǒng)較雙換熱器系統(tǒng)總成出風(fēng)口平均溫度分別高8.0℃、7.2℃和6.1℃，三換熱器系統(tǒng)在不同的環(huán)境溫度下大大提高了乘員艙的舒適性，三換熱器系統(tǒng)較雙換熱器系統(tǒng)COP分別高出15.0%、16.5%和18.2%;對(duì)于同一種換熱器系統(tǒng)不同的環(huán)境溫度條件下系統(tǒng)COP變化并不明顯。（3）壓縮機(jī)轉(zhuǎn)速越高系統(tǒng)COP越低，壓縮機(jī)轉(zhuǎn)速越低系統(tǒng)COP越高。（4）為了實(shí)現(xiàn)電動(dòng)汽車熱泵空調(diào)在更低的環(huán)境溫度下同樣具有較高的換熱性能及系統(tǒng)COP, 可選擇噴氣增焓式電動(dòng)壓縮機(jī)與chiller或同軸管配合使用做更深一步的研究和探索，為電動(dòng)汽車熱泵空調(diào)盡早實(shí)現(xiàn)工業(yè)化奠定基礎(chǔ)。

參考文獻(xiàn)：

[1] 姚楊，馬最良．淺議熱泵定義［J］．暖通空調(diào)，2002，32(3): 33 [2] 彭發(fā)展,魏名山.環(huán)境溫度對(duì)電動(dòng)汽車熱泵空調(diào)系統(tǒng)性能的影響[J].北京航空航天大學(xué)學(xué)報(bào),2014 [3] 魏名山，彭發(fā)展，李麗，等．一種變頻電機(jī)驅(qū)動(dòng)的電動(dòng)汽車熱泵空調(diào)系統(tǒng): 中國(guó)，201220659508．9［P］．2013-05-15 [4] 陳萬仁，王保東．熱泵與中央空調(diào)節(jié)能技術(shù)［M］．北京: 化學(xué)工業(yè)出版社，2010: 16 [5] Hosoz M，Direk M．Performance evaluation of an integrated automotive air conditioning and heat pump system［J］．Energy Conversion and Management，2006，47(5): 545－559

第二篇：水源熱泵空調(diào)系統(tǒng)水資源利用研究論文

［摘要］地下水水源熱泵空調(diào)系統(tǒng)是以地下水作為熱泵空調(diào)的熱源，具有中央空調(diào)合理利用能源、運(yùn)行成本低和安全、環(huán)保、節(jié)能、靈活等優(yōu)點(diǎn)。本文以昌邑市東隅小區(qū)水源熱泵空調(diào)工程水資源論證為例，通過對(duì)區(qū)域取用水、退水合理性和供水水源的可行性、可靠性及取水、回灌對(duì)周圍水資源生態(tài)環(huán)境影響等方面進(jìn)行了分析，提出切合實(shí)際的結(jié)論和建議，為水行政主管部門審批取水許可提供技術(shù)支撐。

［關(guān)鍵詞］地下水源;熱泵系統(tǒng);水資源研究

隨著昌邑市經(jīng)濟(jì)社會(huì)的快速發(fā)展，人民生活水平的改善和城市化進(jìn)程的加快，人們對(duì)保障供暖提出了更高的要求，對(duì)高品質(zhì)、低能耗、環(huán)保型的供暖需求越來越高［1］。地下水源熱泵是一種采用水中的熱源，制取熱水的高效節(jié)能空調(diào)設(shè)備。具有中央空調(diào)合理利用能源、運(yùn)行成本低、安全、靈活、方便、便于管理等優(yōu)點(diǎn)，更重要的是地下水源熱泵技術(shù)有環(huán)保、節(jié)能、節(jié)資的特點(diǎn)，在我國(guó)許多地區(qū)得到了廣泛應(yīng)用，取得了良好的經(jīng)濟(jì)效益和社會(huì)效益。本文以昌邑市東隅小區(qū)水源熱泵空調(diào)工程水資源論證為例，在地下水源熱泵取用水、退水合理性和供水水源的可行性、可靠性及取水、回灌對(duì)周圍水資源生態(tài)環(huán)境影響等方面進(jìn)行了分析，提出了切合實(shí)際的結(jié)論和建議，為水行政主管部門審批取水許可提供技術(shù)支撐。

1工程概況

昌邑市東隅小區(qū)位于奎聚路以東，新昌路以西，新興街以北，利民街以南，總建筑面積為145527m2。本項(xiàng)目擬采用地下水源熱泵技術(shù)，通過抽取地下水利用水源熱泵空調(diào)系統(tǒng)實(shí)現(xiàn)冬季供熱。選用水源熱泵SM－200LI型1臺(tái)、SM－400LI型2臺(tái)作為項(xiàng)目主機(jī)，機(jī)組設(shè)計(jì)滿負(fù)荷運(yùn)轉(zhuǎn)時(shí)其最大循環(huán)水量為350m3/h，設(shè)計(jì)總熱負(fù)荷為4500kw，年取用水量為50．4萬m3，用水采用“抽灌分離”的方式，用潛水泵抽取第四系孔隙地下水作為系統(tǒng)供水水源見圖1。取水井工程打6眼取水井、18眼回灌井并配備潛水泵及輸水管道等，設(shè)計(jì)井深60m左右;單井涌水量在1500m3/d左右，部分地段大于1500m3/d。年地下水溫在15℃～18℃之間，供水水源為第四系孔隙水。

2水文地質(zhì)特征

昌邑市在大地構(gòu)造上屬華北臺(tái)地，處在魯西隆起、沂沭斷裂帶、魯東隆起三個(gè)次級(jí)構(gòu)造的交匯處。本項(xiàng)目位于濰河沖積平原區(qū)的富水地段，根據(jù)區(qū)內(nèi)地質(zhì)勘探資料，地層結(jié)構(gòu)自上而下主要為粘土、亞粘土、細(xì)砂、中細(xì)砂、中粗砂、粗砂礫石層等。地形較平坦，地下水補(bǔ)給條件較好，含水層厚度較大，調(diào)蓄能力較強(qiáng)，單井涌水量在1500m3/d左右，部分地段大于1500m3/d。年地下水溫在15℃～18℃之間，水溫變化較小。地下水各項(xiàng)指標(biāo)達(dá)到國(guó)家地下水質(zhì)量標(biāo)準(zhǔn)Ⅲ類水標(biāo)準(zhǔn)，水質(zhì)良好，且該地段地下水位埋藏較深，地下水回灌條件較好，是水源熱泵空調(diào)系統(tǒng)供水理想的水源地區(qū)域。

3取用水合理性分析

3．1取水合理性

此項(xiàng)目地下水源熱泵空調(diào)系統(tǒng)用水采用“抽灌分離”的方式，系統(tǒng)通過抽水井抽取地下水，提取完水中的熱能后，再利用附近的回灌井等量回灌到地下含水層中，系統(tǒng)在用水過程中全封閉、全回灌，基本不消耗水量，也不會(huì)增加用水量指標(biāo)。建成運(yùn)行后不會(huì)增加昌邑市的實(shí)際用水量指標(biāo)，全市用水總量和地下水開采量仍在區(qū)域用水總量控制指標(biāo)和地下水分類控制指標(biāo)范圍內(nèi);不產(chǎn)生污水，對(duì)區(qū)域水環(huán)境和水功能區(qū)影響較小。取水符合《山東省用水總量控制管理辦法》和昌邑市城市發(fā)展總體規(guī)劃要求。該項(xiàng)目建設(shè)彌補(bǔ)了昌邑城區(qū)熱力管網(wǎng)供熱能力的不足，解決了小區(qū)集中供熱的問題。根據(jù)供熱負(fù)荷和系統(tǒng)主機(jī)的性能確定需水量，并結(jié)合區(qū)域水文地質(zhì)條件確定抽水井?dāng)?shù)量，取水方案是合理的。

3．2用水合理性

濰坊地區(qū)冬季供暖期為11月15日至翌年3月15日，期間最冷時(shí)段(1～2月)為冬季空調(diào)使用的高峰負(fù)荷日，大約30d，其余90d較為暖和，項(xiàng)目每天用水量為機(jī)組運(yùn)行循環(huán)水量。根據(jù)《昌邑市東隅小區(qū)水源熱泵空調(diào)系統(tǒng)工程項(xiàng)目設(shè)計(jì)方案》，東隅小區(qū)水源熱泵空調(diào)系統(tǒng)冬季供熱，設(shè)計(jì)總熱負(fù)荷為4500kw，設(shè)計(jì)最大循環(huán)水量為350m3/h，設(shè)計(jì)機(jī)組平均每天運(yùn)行時(shí)間為12h。按照濰坊地區(qū)氣候變化狀況，供暖時(shí)間為每年的11月15日至翌年的3月15日，共計(jì)120天，其中30d為冬季空調(diào)使用的高峰負(fù)荷日，90d較為暖和，每天平均運(yùn)行12h，全年需水量4200m3×120d=50．4萬m3，設(shè)計(jì)年總需水量基本合理。

4取水水源分析

4．1地下水儲(chǔ)存量計(jì)算

根據(jù)抽水試驗(yàn)資料分析，并參照《濰坊市水資源綜合調(diào)查與評(píng)價(jià)》成果，本區(qū)地下水總補(bǔ)給量小于總排泄量，地下水處于超采狀態(tài)，此情況下含水層的調(diào)蓄能力就成為水源地能否正常連續(xù)開采的關(guān)鍵，而含水層的調(diào)蓄能力則取決于地下水儲(chǔ)存量的大小［2］。地下水儲(chǔ)存量的計(jì)算公式為:V=100μFM(1)式中:V為地下水儲(chǔ)存量(萬m3);μ為潛水含水層給水度;F為含水層分布面積(km2);M為含水層砂層平均厚度(m)含水層給水度μ:采用《濰坊市水資源綜合調(diào)查與評(píng)價(jià)》成果，確定為0．17［3］。計(jì)算區(qū)面積F為22．1km2。根據(jù)地質(zhì)勘探資料和已有的研究成果綜合分析，確定論證區(qū)內(nèi)含水層平均厚度為17．4m。經(jīng)計(jì)算，地下水儲(chǔ)存量為6537．2萬m3，可滿足空調(diào)系統(tǒng)用水。

4．2水源水溫分析

根據(jù)歷年地下水溫監(jiān)測(cè)資料，地下水年內(nèi)最高水溫為18℃，最低水溫為15℃，平均水溫為16．5℃，水溫相對(duì)穩(wěn)定，符合該項(xiàng)目空調(diào)系統(tǒng)要求。

4．3水源水質(zhì)分析

根據(jù)項(xiàng)目熱源井地下水質(zhì)監(jiān)測(cè)資料和《地下水質(zhì)量標(biāo)準(zhǔn)》(GB/T14848—93)［4］，本區(qū)地下水的水化學(xué)類型主要為HCO3－Ca—Mg—Na型水。總硬度598mg/L(以CaCO3計(jì))，pH值7．54。地下水無色無味，物理性狀良好，總硬度、氯化物、錳及硝酸鹽氮超標(biāo)，經(jīng)單項(xiàng)組分評(píng)價(jià)為Ⅴ類水，F(xiàn)值為7.13，綜合評(píng)價(jià)為水質(zhì)較差，不適合做飲用水源，但水質(zhì)符合水源熱泵空調(diào)系統(tǒng)的要求見表1。

5退水對(duì)水資源的影響及保護(hù)措施

5．1退水對(duì)水資源的影響

本項(xiàng)目水源熱泵空調(diào)系統(tǒng)用水采用“抽灌”封閉循環(huán)用水系統(tǒng)，系統(tǒng)封閉式循環(huán)，自成體系，通過抽水井抽取地下水，系統(tǒng)提取完水中的熱能后，退水通過回灌井再回灌到地下含水層中，用水工藝為抽灌平衡，基本不消耗水資源量，不會(huì)對(duì)區(qū)域地下水資源產(chǎn)生影響［5］。水源熱泵空調(diào)系統(tǒng)在運(yùn)行過程中水是在封閉的循環(huán)系統(tǒng)中進(jìn)行能量交換，不與外界接觸，水不易受到污染，只是水溫有一定變化，退水對(duì)區(qū)域生態(tài)環(huán)境基本沒有影響。

5．2水資源保護(hù)措施

水源熱泵空調(diào)系統(tǒng)用水采用“抽灌分離”循環(huán)用水，整個(gè)系統(tǒng)不消耗地下水資源，因此，水資源保護(hù)重點(diǎn)應(yīng)該為保證項(xiàng)目退水100%完全回灌和水質(zhì)保護(hù)。針對(duì)項(xiàng)目用水過程，為保護(hù)地下水資源，提出如下工程保護(hù)措施和非工程保護(hù)措施。5．2．1工程措施1)在抽水井中安裝變頻裝置，嚴(yán)格控制抽水井的出水量。2)制定詳細(xì)的水井運(yùn)行管理程序，包括運(yùn)行時(shí)數(shù)，單井開采量和回灌量統(tǒng)計(jì)、水井運(yùn)行維護(hù)方法和計(jì)劃等。3)安裝水表，嚴(yán)格記錄抽、灌水量，確保回灌水量達(dá)到100%回灌。4)根據(jù)以往的水質(zhì)監(jiān)測(cè)資料，回灌井周圍的溫度場(chǎng)變化對(duì)水質(zhì)沒有明顯的變化。但由于水質(zhì)變化是慢長(zhǎng)過程，因此，建議系統(tǒng)建成后仍需要建立長(zhǎng)期的水質(zhì)、水溫監(jiān)測(cè)。5．2．2非工程措施1)成井深度要嚴(yán)格控制在60m以內(nèi)，遇60m左右粘土隔水層即可停止，防止穿透咸水層污染淺層淡水，以保護(hù)昌邑市自來水公司水源地安全。2)洗井應(yīng)采用拉活塞、空壓機(jī)等物理方法，嚴(yán)禁用含有污染元素的化學(xué)洗井。3)嚴(yán)格控制抽水井和回灌井的成井工藝，尤其控制止水層的位置和厚度，嚴(yán)格控制濾水管和濾料的使用，確保成井質(zhì)量。4)水源井井口要封閉，井周圍禁止有污水管道和明渠通過以防地下水體污染。5)嚴(yán)格控制回灌水的溫度，冬季大于7℃，避免大溫差回灌對(duì)地下水水質(zhì)造成影響。6)以水源井為中心設(shè)置保護(hù)區(qū)，井口周圍設(shè)置圍檔，嚴(yán)禁閑雜人員隨意進(jìn)入。

6結(jié)語(yǔ)

(1)根據(jù)供熱負(fù)荷和空調(diào)系統(tǒng)主機(jī)性能確定用水量，并結(jié)合區(qū)域水文地質(zhì)條件確定打水井24眼，有6眼抽水井和18眼回灌井，采用豎井式自然回灌，采用1抽3回灌的布井方案，大于試驗(yàn)1抽2回灌的試驗(yàn)結(jié)果，依據(jù)試驗(yàn)結(jié)果和實(shí)際運(yùn)行結(jié)果，退水方案可行。設(shè)計(jì)最大循環(huán)水量為350m3/h，年取用水量為50．4萬m3。(2)加強(qiáng)回灌水水質(zhì)監(jiān)測(cè)，監(jiān)測(cè)項(xiàng)目運(yùn)行期間，區(qū)內(nèi)地下水水質(zhì)變化情況。每個(gè)供暖期結(jié)束后，對(duì)抽水井進(jìn)行撈砂洗井，對(duì)回灌井進(jìn)行回?fù)P、拉活塞和撈砂等洗井。為了防止單向堵塞，建議抽水井和回灌井定期交換使用，并對(duì)抽水井中的含砂量進(jìn)行沉砂過濾處理后再回灌。

參考文獻(xiàn)

［1］趙旭升．地下水資源的保護(hù)［J］．青海師專學(xué)報(bào)．2001(6):98－100．

［2］江劍，董殿偉．水源熱泵項(xiàng)目取用地下水水資源論證技術(shù)要點(diǎn)分析［J］．水資源論證專刊．2013(3)．50－52．

［3］濰坊市水資源綜合調(diào)查與評(píng)價(jià)［M］．濰坊市水利局．2004．

［4］GB/T19923－2005．城市污水再生利用工業(yè)用水水質(zhì)標(biāo)準(zhǔn)．2005．

［5］曹永凱，曹世掀．等．山東地下水資源開發(fā)與保護(hù)綜合研究［J］．中國(guó)地質(zhì)災(zāi)害與防治學(xué)報(bào)．2002(4):39－43．08第40卷第5期地下水2018年9月

第三篇：218 供水廠采用水源熱泵空調(diào)系統(tǒng)的應(yīng)用研究

水源熱泵系統(tǒng)在供水廠的應(yīng)用研究

同濟(jì)大學(xué)暖通空調(diào)及燃?xì)庋芯克听埧⑺?/p>

摘要：城鎮(zhèn)供水廠水資源豐富、水質(zhì)優(yōu)良，若將水源熱泵系統(tǒng)應(yīng)用于供水廠，供給廠區(qū)

日常辦公和生活所需要的冷量和熱量，將具有良好的節(jié)能效果。本文根據(jù)供水廠凈化處理工

藝和水源熱泵系統(tǒng)特點(diǎn)，對(duì)水源熱泵系統(tǒng)在供水廠的應(yīng)用進(jìn)行了研究，并結(jié)合某具體工程實(shí)

例，提出合理的解決方案，論證了水源熱泵系統(tǒng)應(yīng)用于供水廠的可行性。

關(guān)鍵字：供水廠；水源熱泵；水質(zhì)；可行性引言

水源熱泵是一種高效環(huán)保的節(jié)能技術(shù)，其理論研究和工程應(yīng)用引起業(yè)內(nèi)人士普遍關(guān)注。目前海水源熱泵與湖水源熱泵的應(yīng)用已有成功示范案例，隨著上海2010年世博工程開工，利用黃浦江水作為冷熱源的熱泵項(xiàng)目也開始了應(yīng)用。然而，目前為止國(guó)

內(nèi)對(duì)水源熱泵技術(shù)在供水廠中的應(yīng)用研究以及工

程實(shí)踐幾乎處于空白。本文論述了水源熱泵系統(tǒng)

在供水廠應(yīng)用的可行性，并通過具體工程案例，給出了解決方案，為水源熱泵系統(tǒng)在供水廠中的應(yīng)用研究提供參考。

水源熱泵系統(tǒng)由水源熱泵中央空調(diào)主機(jī)系

[1]統(tǒng)，水源水系統(tǒng)和末端三部分組成。供熱時(shí)，由電驅(qū)動(dòng)的水源熱泵機(jī)組把從水源中提取的低品

位能送至高溫?zé)嵩矗瑵M足用戶供熱需求；供冷時(shí)，機(jī)組將用戶室內(nèi)的余熱轉(zhuǎn)移到水源中，滿足用戶

制冷需求，其工作原理如圖1所示。

一般水源熱泵性能系數(shù)COP≥3.0，即消耗

[2]1kWh的電能，可以得到3kWh以上的供熱量。

水源熱泵利用的是淺層地?zé)崮埽緶囟雀哂诖?/p>

氣溫度，夏季低于大氣溫度，所以其COP值明顯

高于空氣源熱泵。圖1 水源熱泵系統(tǒng)工作原理示意圖 2 供水廠采用水源熱泵系統(tǒng)可行性分析

水源熱泵系統(tǒng)在我國(guó)工程應(yīng)用方面的經(jīng)驗(yàn)表明：充足的水量、合適的水溫以及合格的水質(zhì)是水源熱

[2]泵系統(tǒng)正常運(yùn)行的重要因素；供水廠基本滿足了上述要求。

2.1供水廠水處理工藝

供水廠凈水處理目的是去除原水中的懸浮物質(zhì)、膠體、細(xì)菌及其他有害成分，使凈化后的水質(zhì)滿足

[3]生活飲用水或工業(yè)生產(chǎn)的需要。這里僅以地表水源為例，簡(jiǎn)單描述其典型凈化處理工藝，如圖2所示。

圖2 地表水典型凈化處理工藝

上圖所示工藝，先在水中投加混凝劑，混凝劑在水泵葉輪攪拌下，迅速而充分的混合，然后在池中形成絮狀沉淀物（礬花），礬花經(jīng)沉淀和過濾后去除，然后經(jīng)消毒進(jìn)入清水池，由二級(jí)泵房供應(yīng)用戶。如用澄清池代替沉淀池，則含有混凝劑的原水直接進(jìn)入澄清池，在池中同時(shí)完成絮凝和澄清過程。

2.2供水廠水源水量

隨著我國(guó)城鎮(zhèn)化速度的加快，我國(guó)城鎮(zhèn)供水飛速發(fā)展。據(jù)統(tǒng)計(jì)，截至2003年，我國(guó)城鎮(zhèn)公共供水

33能力達(dá)16744萬m/d；水廠數(shù)目達(dá)3479座，年供水總量達(dá)340億萬m，城市人均日綜合用水量達(dá)318L。

對(duì)于單個(gè)供水廠而言，按其供水能力可以分為三類：日供水能力30萬噸以上的供水廠屬于大型供水廠；日供水能力在10萬噸以下的屬于小型供水廠；介于兩者之間的屬中型供水廠。目前，我國(guó)大多

[4]數(shù)供水廠都屬于中小水廠范疇。以日供水能力10萬噸，5℃換熱溫差計(jì)算，理論上每小時(shí)可供給的熱

7量為8.75×10kJ。從以上數(shù)據(jù)可以看出，即使中小型水廠，蘊(yùn)含在水體中的熱量都是巨大的，足以滿

足廠區(qū)一般日常生活的冷熱量需求。而且水廠日常所需要的冷量和熱量與供水廠規(guī)模即日供水能力正相關(guān)。負(fù)荷越大，水廠日供水能力也越大，水源資源也相對(duì)充足。這為水源熱泵系統(tǒng)在供水廠的應(yīng)用提供了水源水量的保證。

2.3供水廠水源水質(zhì)

應(yīng)用水源熱泵技術(shù)時(shí)，除考慮水源水量外，水溫、水體化學(xué)成分、渾濁度、硬度、礦化度以及腐蝕性等因素都應(yīng)該在考慮的范圍之內(nèi)。目前，國(guó)內(nèi)還沒有明確的機(jī)組產(chǎn)品標(biāo)準(zhǔn)和相關(guān)規(guī)范限制水源熱泵機(jī)

[5]組水質(zhì)，但若水源中含有泥砂，濁度太高會(huì)對(duì)機(jī)組和閥門等部件造成磨損，甚至造成管道堵塞等問題；水源中含有的不同離子、分子、化合物和氣體，使得水具有酸堿度、硬度、礦化度和腐蝕性等，對(duì)機(jī)組材質(zhì)有一定的影響。

根據(jù)國(guó)家相關(guān)規(guī)范規(guī)定，供水廠選擇水源所必須遵循的原則是：水質(zhì)良好，便于防護(hù)，水量充沛可靠，且水質(zhì)要符合《生活飲用水水源水質(zhì)標(biāo)準(zhǔn)》CJ3020-93中關(guān)于水源水質(zhì)的規(guī)定，同時(shí)供給城鎮(zhèn)居民的生活飲用水水質(zhì)必須符合《生活飲用水衛(wèi)生標(biāo)準(zhǔn)》GB5749-2006中生活飲用水的水質(zhì)標(biāo)準(zhǔn)，兩者的主

[6][7]要指標(biāo)參數(shù)如表

1、表2所示。

表1生活飲用水水質(zhì)部分常規(guī)指標(biāo)及限值（單位mg/L,濁度和PH值除外）

表2生活飲用水水源水質(zhì)部分常規(guī)指標(biāo)及限值（單位mg/L, 濁度和PH值除外）

一級(jí)和二級(jí)水源水質(zhì)良好，經(jīng)過常規(guī)凈化處理后水質(zhì)即可達(dá)到GB5749-2006的相關(guān)規(guī)

定，可供居民生活飲用。水質(zhì)濃度超過二級(jí)標(biāo)準(zhǔn)限制的水源水是不宜作為生活飲用水水源的，實(shí)際情況是現(xiàn)有的城鎮(zhèn)供水廠最終供給飲用水水質(zhì)各項(xiàng)濃度指標(biāo)都低于甚至遠(yuǎn)遠(yuǎn)低于國(guó)家

標(biāo)準(zhǔn)的限值。

綜上所述，城鎮(zhèn)供水廠由于其特定工藝特點(diǎn)以及實(shí)際需要，對(duì)于水源水以及最終供水的水量和水質(zhì)都有嚴(yán)格要求，這一得天獨(dú)厚的優(yōu)勢(shì)，完全滿足水源熱泵系統(tǒng)對(duì)于水量和水質(zhì)的要求。將水源熱泵系統(tǒng)應(yīng)用于供水廠，結(jié)合了水處理與熱泵兩者的共同優(yōu)勢(shì)，充分利用資源，具有良好的節(jié)能效果，是可行的。水源熱泵系統(tǒng)取排水點(diǎn)的選擇

飲用水從水源引出，最終變成可以飲用的自來水，中間需要經(jīng)過各種不同的凈化處理工藝，不同工藝處理后的水質(zhì)也有一定的差異，所以針對(duì)水處理的不同階段以及水源熱泵開系統(tǒng)對(duì)于水量水質(zhì)的不同需求，可以從多個(gè)位置選擇經(jīng)濟(jì)合理的取水排水點(diǎn)。

3.1 原水處取水

城鎮(zhèn)供水廠原水一般取自江河湖海以及水庫(kù)，而生活飲用水國(guó)家標(biāo)準(zhǔn)對(duì)水源水質(zhì)各項(xiàng)指標(biāo)已有明確規(guī)定，所以原水理論上是能達(dá)到水源熱泵系統(tǒng)對(duì)水量和水質(zhì)的要求。且原水沒有經(jīng)過工藝處理，經(jīng)濟(jì)性好，但當(dāng)天氣發(fā)生變化，降雨頻繁時(shí)，原水水體渾濁度急劇變大，如果不經(jīng)過水質(zhì)處理，將會(huì)嚴(yán)重削弱水源熱泵機(jī)組換熱器換熱效果，尤其開式系統(tǒng)，長(zhǎng)期運(yùn)行甚至?xí)斐蓳Q熱器管道堵塞。如若在系統(tǒng)中設(shè)置專門水處理設(shè)備，設(shè)備初投資以及運(yùn)行維護(hù)方面的經(jīng)濟(jì)性掩蓋了供水廠自身水處理優(yōu)勢(shì)，使得供水廠自身資源沒有得到充分利用，造成重復(fù)投資。

3.2 過濾池取水

沉淀后的水體，通過一層或基層濾料使水中殘余的細(xì)菌和懸浮物雜質(zhì)進(jìn)一步去除的處理方法叫過濾。原水經(jīng)過混凝沉淀后還不能引用，必須經(jīng)過過濾消毒后才能達(dá)到生活飲用水國(guó)家標(biāo)準(zhǔn)。

水源熱泵機(jī)組源水側(cè)選擇過濾后水體取水，能夠有效避免由于雨水天氣等不確定因素對(duì)水體水質(zhì)造成的負(fù)面影響。過濾工藝一般能去除原水中80%~90%的雜質(zhì)，過濾后水體渾濁度以及雜質(zhì)濃度如硫酸根離子、礦化物等都控制在生活飲用水規(guī)定的限制范圍內(nèi)。經(jīng)過過濾后的水源不論從水量還是水質(zhì)都能達(dá)到水源熱泵機(jī)組水源的要求，是理想的取水點(diǎn)之一。

鑒于開式系統(tǒng)能夠省去中間換熱環(huán)節(jié)，換熱溫差小，換熱效率高，且濾后水源水質(zhì)優(yōu)良，不會(huì)出現(xiàn)堵塞換熱器的現(xiàn)象，系統(tǒng)投資以及運(yùn)行維護(hù)方面的經(jīng)濟(jì)性能夠得到充分體現(xiàn)。

3.3 清水池取水

由于原水中含有對(duì)人體健康有害的病原細(xì)菌與致病性微生物，“生活飲用水衛(wèi)生標(biāo)準(zhǔn)”明確規(guī)定，集中式供水均應(yīng)有消毒設(shè)施。故過濾后的水需再經(jīng)過消毒殺菌后才能供給用戶。清水池可以調(diào)節(jié)水流變化，并貯存消防用水，清水池的有效容積包括調(diào)節(jié)容積、消防用水量和水廠自用水的調(diào)節(jié)量。調(diào)節(jié)容積按經(jīng)驗(yàn)一般為日最高設(shè)計(jì)水量的10%~20%。

清水池中存儲(chǔ)的水即生活飲用水，水體中各種微生物以及雜質(zhì)含量必須達(dá)到生活飲用水衛(wèi)生標(biāo)準(zhǔn)相關(guān)指標(biāo)規(guī)定，且一般遠(yuǎn)遠(yuǎn)優(yōu)于標(biāo)準(zhǔn)規(guī)定水質(zhì)，可以直接供給用戶。經(jīng)過消毒之后的水體（清水池儲(chǔ)水以及二級(jí)供水管中流動(dòng)水體）是水源熱泵機(jī)組最佳取水點(diǎn)之一。同樣根據(jù)前面的分析，開式水源熱泵系統(tǒng)所要求的水質(zhì)標(biāo)準(zhǔn)，經(jīng)過過濾消毒后的清水是完全可以滿足的，同時(shí)也可以充分發(fā)揮開式系統(tǒng)和清水兩者的優(yōu)勢(shì)，降低系統(tǒng)投資及運(yùn)行能耗。

3.4 排水

不論是從濾池取水還是從清水池取水，經(jīng)過熱交換之后的回水是需要選擇合適的位置排放的，且排水最好能夠循環(huán)利用，以免造成水資源浪費(fèi)，增加系統(tǒng)運(yùn)行費(fèi)用。水源熱泵系統(tǒng)與供水廠水體僅僅是進(jìn)行熱量交換，并沒有質(zhì)的交換，熱泵系統(tǒng)本身并不會(huì)對(duì)水體水質(zhì)造成污染；至于水溫的影響，因?yàn)楣┧畯S水體一直處于流動(dòng)狀態(tài)，每天凈化處理后的水都是直接供給城鎮(zhèn)居民使用而不會(huì)儲(chǔ)存或者直接回收，故排水水溫對(duì)于水體水溫的影響是很小的。

熱泵系統(tǒng)換熱后的排水可以排放至同一級(jí)水處理工藝中直接利用或者回到上一級(jí)工藝重新過濾消毒后再利用，以保持水處理工藝水量總量平衡，節(jié)約水源資源，降低系統(tǒng)運(yùn)行費(fèi)用，同時(shí)也不會(huì)對(duì)供水廠水處理工藝產(chǎn)生不良影響。否則，在設(shè)計(jì)過程中，需要根據(jù)水源熱泵系統(tǒng)取排水流量的大小，重新核算各水處理流程水處理能力及水池容量大小，有針對(duì)性的進(jìn)行濾池以及清水池?cái)U(kuò)容以滿足工藝需要和日供水量的需求，不對(duì)城鎮(zhèn)居民生活飲用水的供給造成影響。工程應(yīng)用案例

4.1 工程概況

本工程位于山東省某縣城，設(shè)計(jì)日供水量10萬噸，主要供給該縣城居民生活飲用水。

2供冷供暖區(qū)域位于供水廠北面的辦公綜合樓。辦公綜合樓共三層，總建筑面積1624m，該辦

公樓24小時(shí)辦公。

2經(jīng)過計(jì)算，該辦公綜合樓總建筑冷負(fù)荷（含新風(fēng)）162.1kW，冷負(fù)荷指標(biāo)100W/m；總建

2筑熱負(fù)荷146.1kW，熱負(fù)荷指標(biāo)為90W/m。

4.2 水源熱泵系統(tǒng)設(shè)計(jì)方案

4.2.1冷熱源方案

該供水廠日供水規(guī)模為10萬噸，而該廠區(qū)辦公樓總建筑冷熱負(fù)荷分別為162.1kW和146.1kW。選用2臺(tái)型號(hào)為PRO25M-GR的水源熱泵模塊機(jī)組，單臺(tái)機(jī)組名義制冷量為79.7kW，供熱量78.1kW，源水側(cè)水流量17.9m3/h，工作壓力1.0MPa。機(jī)組置于辦公綜合樓1樓熱泵機(jī)房?jī)?nèi)。系統(tǒng)形式選擇開式，將源水直接引至水源熱泵機(jī)組內(nèi)進(jìn)行熱交換，以提高換熱效率。

4.2.2取排水方案

水源熱泵機(jī)組源水側(cè)所需總流量為36m3/h，水量相對(duì)較小，而在辦公綜合樓南側(cè)70m處有一高30m供水塔，為提高水源熱泵機(jī)組運(yùn)行效率，降低系統(tǒng)初投資及運(yùn)行能耗，充分利用供水廠固有資源，將水源熱泵系統(tǒng)取水點(diǎn)設(shè)于居民生活飲用水供水總管水塔底端，利用水塔30m高度揚(yáng)程為動(dòng)力為水源熱泵機(jī)組供水。經(jīng)過計(jì)算，水塔水壓足以補(bǔ)償源水側(cè)循環(huán)水系統(tǒng)沿程阻力損失，局部阻力損失以及位置水頭損失，同時(shí)還能省去水源側(cè)循環(huán)水泵初投資以及日常運(yùn)行維護(hù)費(fèi)用。為保證回水不影響飲用水水質(zhì)，回水回至上一級(jí)工藝過濾池中。

冷凍循環(huán)水側(cè)補(bǔ)水問題也由高位水塔解決。在水源熱泵機(jī)組源水側(cè)進(jìn)水口處取一分支接至冷凍水循環(huán)泵吸入端，代替常規(guī)系統(tǒng)膨脹水箱，解決系統(tǒng)定壓、補(bǔ)水問題。

4.2.3輔助熱源

根據(jù)業(yè)主和建設(shè)方提供資料，該供水廠清水池位于地下2.5m深處，水溫接近地下水水溫，夏季低于室外大氣溫度，冬季高于室外大氣溫度，且極端低溫不低于5℃，完全能夠滿足水源熱泵機(jī)組正常工作所要求的溫度條件。本方案在設(shè)計(jì)過程中，綜合考慮各種不穩(wěn)定因素，為確保機(jī)組正常安全運(yùn)行，在機(jī)組源水側(cè)前段并聯(lián)一額定功率為30kW的電加熱輔助熱源，平時(shí)關(guān)閉，冬季當(dāng)室外氣象條件極端惡劣，使得供水水溫低于5℃時(shí)，系統(tǒng)自動(dòng)開啟電加熱器預(yù)熱，提高供水水溫，以保證水源熱泵機(jī)組穩(wěn)定高效運(yùn)行。本方案原理圖如圖3所示。

圖3 水源熱泵系統(tǒng)原理圖初步結(jié)論與展望

5.1 初步結(jié)論

通過對(duì)水源熱泵系統(tǒng)在供水廠的應(yīng)用進(jìn)行研究，相關(guān)要點(diǎn)小結(jié)如下：

1)城鎮(zhèn)供水廠水資源豐富，水質(zhì)優(yōu)良，已經(jīng)具備水源熱泵系統(tǒng)應(yīng)用的有利條件，只要設(shè)計(jì)

合理，水源熱泵系統(tǒng)在城鎮(zhèn)供水廠的應(yīng)用是完全可行的；

2)開式系統(tǒng)應(yīng)用于供水廠可以省去中間換熱環(huán)節(jié)，提高系統(tǒng)運(yùn)行效率，節(jié)約運(yùn)行能耗；

3)水源熱泵系統(tǒng)取排水點(diǎn)的選擇是多樣的，具體工程項(xiàng)目應(yīng)采用何種取水方式以及從何處

取水需要根據(jù)項(xiàng)目情況具體分析，因地制宜，設(shè)計(jì)出經(jīng)濟(jì)合理的方案，而不能千篇一律；

4)保證供水廠出廠水質(zhì)要求是應(yīng)用水源熱泵的前提條件。水源熱泵系統(tǒng)在運(yùn)行過程中與水

體只進(jìn)行熱交換，沒有質(zhì)交換，且水體處于流動(dòng)狀態(tài)，正常情況不會(huì)影響水體水質(zhì)。

5.2 展望

1)對(duì)已建好的供水廠，供冷供熱系統(tǒng)改造時(shí)，應(yīng)優(yōu)先采用水源熱泵技術(shù)；

2)我國(guó)夏熱冬冷地區(qū)的供水廠，適宜采用水源熱泵系統(tǒng)；

3)如供水廠靠近城市街區(qū)的商業(yè)中心等地時(shí)，可考慮利用水廠的水資源，進(jìn)行集中供熱；

4)開式系統(tǒng)的排水點(diǎn)應(yīng)設(shè)在過濾池或過濾池前的水處理工藝；如果萬一發(fā)生工質(zhì)泄漏能保

證及時(shí)排放。

參考文獻(xiàn)

[1]GB50366-2005.地源熱泵系統(tǒng)工程技術(shù)規(guī)范[S]

[2]趙軍，戴傳山.地源熱泵技術(shù)與建筑節(jié)能應(yīng)用[M]，北京：中國(guó)建筑工業(yè)出版社，2007

[3]田家山.水廠與凈水工藝[M]，北京：水利電力出版社，1995

[4]洪覺民.中小自來水廠管理維護(hù)手冊(cè)[M]，中國(guó)建筑工業(yè)出版社，1990

[5]GB50019-2003，采暖通風(fēng)與空氣調(diào)節(jié)設(shè)計(jì)規(guī)范[S]

[6]GB5749-2006，生活飲用水衛(wèi)生標(biāo)準(zhǔn)[S]

[7]CJ3020-93，生活飲用水水源水質(zhì)標(biāo)準(zhǔn)[S]

第四篇：熱泵空調(diào)工程師的工作職責(zé)

工作職責(zé)：嚴(yán)格按照現(xiàn)行國(guó)家政策、規(guī)范及行業(yè)規(guī)定，制定地源熱泵空調(diào)工程具體施工工程方案，現(xiàn)場(chǎng)指導(dǎo)施工過程，并提供技術(shù)支持。

工作范圍：協(xié)助銷售工程師進(jìn)行技術(shù)支持活動(dòng)，為經(jīng)銷商提供與熱泵空調(diào)工程相關(guān)的全方位的技術(shù)支持；

工作內(nèi)容：

1、協(xié)助銷售工程師和經(jīng)銷商完成標(biāo)書制作、技術(shù)答辯等競(jìng)標(biāo)工作；

2、完成工程項(xiàng)目的技術(shù)方案、圖紙以及預(yù)算報(bào)價(jià)；

3、指導(dǎo)工程安裝和系統(tǒng)調(diào)試；

4、對(duì)銷售工程師和經(jīng)銷商進(jìn)行技術(shù)培訓(xùn)；

5、與施工單位、監(jiān)理單位協(xié)調(diào)溝通，驗(yàn)收暖通施工工程；

6、完成領(lǐng)導(dǎo)交辦的臨時(shí)性工作。

工作特點(diǎn)：

綜合性強(qiáng)、協(xié)調(diào)性強(qiáng)

第五篇：電動(dòng)汽車研究現(xiàn)狀

電動(dòng)汽車的發(fā)展優(yōu)勢(shì)以及面臨的問題

【摘要】 隨著節(jié)能環(huán)保問題的日益突出，電動(dòng)汽車已經(jīng)成為汽車行業(yè)的熱門話題。本文主要闡述了目前國(guó)內(nèi)外電動(dòng)汽車的發(fā)展現(xiàn)狀及發(fā)展趨勢(shì)，分析了電動(dòng)汽車的發(fā)展優(yōu)勢(shì)以及亟待解決的幾大問題。

【關(guān)鍵詞】資源短缺、環(huán)境污染、發(fā)展?fàn)顩r、電動(dòng)汽車、技術(shù)、電池

一、電動(dòng)汽車的發(fā)展現(xiàn)狀及趨勢(shì)

1.國(guó)外電動(dòng)汽車發(fā)展現(xiàn)狀

面臨能源和環(huán)境的壓力，國(guó)外著名汽車公司都十分重視研究開發(fā)電動(dòng)汽車，世界發(fā)達(dá)國(guó)家不惜投入巨資進(jìn)行研究開發(fā)，并制定了一些相關(guān)的政策、法規(guī)來推動(dòng)電動(dòng)汽車的發(fā)展。美國(guó)前總統(tǒng)克林頓曾親自督促和協(xié)調(diào)通用、福特、克萊斯勒三大汽車公司發(fā)展電動(dòng)汽車的計(jì)劃。電動(dòng)汽車的研究是從單獨(dú)依靠蓄電池供電的純電動(dòng)汽車開始的，到現(xiàn)階段純電動(dòng)汽車技術(shù)開發(fā)已經(jīng)相對(duì)完善，但由于推廣應(yīng)用面臨充電等基礎(chǔ)設(shè)施建設(shè)資金的巨大社會(huì)成本和發(fā)達(dá)的傳統(tǒng)汽車工業(yè)發(fā)展慣性，推廣應(yīng)用方面仍處于示范運(yùn)行階段。美日歐現(xiàn)階段都將純電動(dòng)汽車的應(yīng)用研究轉(zhuǎn)向了以公交車為主的定點(diǎn)、定線運(yùn)行車輛和社區(qū)用車及特定用途的微型車。并進(jìn)行車輛運(yùn)行機(jī)制，基礎(chǔ)設(shè)施建設(shè)等方面的研究工作。

世界著名的汽車制造商如通用、戴姆勒克萊斯勒、福特、豐田等，在不斷推出新的傳統(tǒng)汽車品牌的同時(shí)，還都投入大量的人力物力，發(fā)展電動(dòng)汽車，以搶占市場(chǎng)先機(jī)。以美國(guó)藍(lán)鳥客車公司、英國(guó)的F R Z A E R-NASH 公司為代表的電動(dòng)客車和轎車已經(jīng)上市，英國(guó)已有4 萬多輛電動(dòng)汽車在使用；法國(guó)是世界上推廣應(yīng)用純電動(dòng)汽車最成功的國(guó)家之一，成立了電動(dòng)汽車推廣應(yīng)用國(guó)家部際協(xié)調(diào)委員會(huì)，巴黎和拉羅謝爾已經(jīng)建立了比較完善的純電動(dòng)汽車充電站網(wǎng)基礎(chǔ)設(shè)施，制定了優(yōu)惠的支持和激勵(lì)使用電動(dòng)汽車的政策，且已經(jīng)初步形成了純電動(dòng)汽車運(yùn)行體系。

2.國(guó)內(nèi)電動(dòng)汽車發(fā)展現(xiàn)狀

自“八五”以來，我國(guó)在電動(dòng)轎車、電動(dòng)公交客車、電動(dòng)車輛系統(tǒng)設(shè)計(jì)與開 1

發(fā)、子系統(tǒng)與零部件研制、能量存儲(chǔ)裝置、示范運(yùn)行和標(biāo)準(zhǔn)制定及政策研究等多方面都取得了諸多成果。對(duì)今后電動(dòng)汽車技術(shù)和產(chǎn)業(yè)的發(fā)展，奠定了良好的基礎(chǔ)。

十五期間，科技部設(shè)立電動(dòng)汽車重大專項(xiàng)支持電動(dòng)汽車的研究。作為國(guó)內(nèi)汽車科技項(xiàng)目的一個(gè)探索，專項(xiàng)提出“三縱三橫”研究開發(fā)布局。以純電動(dòng)汽車、混合電動(dòng)汽車、燃料電池電動(dòng)汽車三種整車研究為核心，開展相關(guān)研究工作。貫穿3 個(gè)車型的多能源動(dòng)力總成、電機(jī)驅(qū)動(dòng)系統(tǒng)和電池及其管理系統(tǒng)作為電動(dòng)汽車研究的共性技術(shù)開展研究工作。強(qiáng)調(diào)建立符合整車開發(fā)規(guī)律的嚴(yán)密的整車開發(fā)程序，提出以整車開發(fā)為主導(dǎo)，關(guān)鍵零部件和相關(guān)材料緊密結(jié)合、基礎(chǔ)設(shè)施協(xié)調(diào)發(fā)展，政策法規(guī)、技術(shù)標(biāo)準(zhǔn)與評(píng)估技術(shù)同步展開的基本方針，保證電動(dòng)汽車重大專項(xiàng)產(chǎn)品化和產(chǎn)業(yè)化目標(biāo)的實(shí)現(xiàn)。通過近五年的努力，實(shí)現(xiàn)了純電動(dòng)汽車的小批量生產(chǎn)，開發(fā)的產(chǎn)品通過了國(guó)家汽車產(chǎn)品型式認(rèn)證，純電動(dòng)汽車在特定區(qū)域的商業(yè)化運(yùn)作廣泛開展。混合電動(dòng)汽車完成了產(chǎn)業(yè)化生產(chǎn)的技術(shù)準(zhǔn)備工作。燃料電池電動(dòng)汽車建立了產(chǎn)品技術(shù)開發(fā)平臺(tái)和演示驗(yàn)證試驗(yàn)平臺(tái)。同時(shí)建設(shè)了電動(dòng)汽車整車及關(guān)鍵零部件檢測(cè)基地。

在純電動(dòng)汽車方面，目前純電動(dòng)轎車和純電動(dòng)客車均已進(jìn)行了國(guó)家質(zhì)檢中心的型式認(rèn)證試驗(yàn)，各項(xiàng)指標(biāo)均滿足有關(guān)國(guó)家標(biāo)準(zhǔn)和企業(yè)標(biāo)準(zhǔn)的規(guī)定。純電動(dòng)轎車的動(dòng)力性、經(jīng)濟(jì)性、續(xù)駛里程、噪聲等指標(biāo)已超過法國(guó)雪鐵龍公司等國(guó)外大型汽車生產(chǎn)企業(yè)研制的純電動(dòng)轎車和箱式貨車，初步形成了關(guān)鍵技術(shù)的研發(fā)能力。

二、電動(dòng)汽車具有很多傳統(tǒng)汽車無法比擬的優(yōu)點(diǎn)，主要有以下幾方面：

1.廢棄污染少

這是電動(dòng)汽車最突出的優(yōu)點(diǎn)。電動(dòng)汽車使用過程中不會(huì)產(chǎn)生廢氣，與傳統(tǒng)汽車相比根本不存在大氣污染的問題。有人說電動(dòng)汽車使用的二次能源——電能在火力發(fā)電廠產(chǎn)生時(shí)污染了大氣，它只是把污染從城市轉(zhuǎn)移到了郊區(qū)。事實(shí)上，電動(dòng)汽車并不是簡(jiǎn)單地將空氣污染改變了地方，相對(duì)傳統(tǒng)汽車，它確實(shí)做到了減小了污染。因?yàn)殡娏碓词嵌鄻踊模S多能源像水能、風(fēng)能、太陽(yáng)能、潮汐能、核能都可以高效地轉(zhuǎn)化為電能，即使電動(dòng)汽車的電能全部來自于火力發(fā)電廠，其整體的能量利用效率也高于城市常規(guī)燃油汽車，也就是說使用電動(dòng)汽車還是減小了絕大部分空氣污染。此外，如果避開用電高峰夜間充電，那還可以進(jìn)一步減少能源的浪費(fèi)。

2.噪聲污染少

這是電動(dòng)汽車最直觀的特點(diǎn)。現(xiàn)在大城市中汽車噪聲已經(jīng)成為一種比較嚴(yán)重的污染，減少噪聲污染也是對(duì)今后汽車工業(yè)的考驗(yàn)。汽車發(fā)動(dòng)機(jī)噪音是行駛過程中主要噪聲來源，與燃油車相比，電動(dòng)汽車在這方面有絕對(duì)的優(yōu)勢(shì)。它在行駛運(yùn)行中基本是寧?kù)o的，特別適合在需要降低噪聲污染的城市道路行駛。

3.能源利用率高

這是電動(dòng)汽車能源利用方面最顯著的特點(diǎn)。在城市中，道路上車輛行駛較多，而且經(jīng)常遇到紅綠燈，車輛必須不斷的停車和啟動(dòng)。對(duì)于傳統(tǒng)燃油汽車而言，這不僅意味著消耗大量能源，而且也意味著更多汽車尾氣排出。而使用電動(dòng)汽車，減速停車時(shí)，可以將車輛的動(dòng)能通過磁電效應(yīng)，“再生”地轉(zhuǎn)化為電能并貯存在蓄電池或其他儲(chǔ)能器中。這樣在停車時(shí)，就不必讓電機(jī)空轉(zhuǎn)，可以大大提高能源的使用效率，減少空氣污染。

4.結(jié)構(gòu)簡(jiǎn)單，工作可靠，維修方便

這是電動(dòng)汽車運(yùn)行成本方面的最大亮點(diǎn)。與傳統(tǒng)燃油汽車相比，電動(dòng)汽車容易操縱、結(jié)構(gòu)簡(jiǎn)單，運(yùn)轉(zhuǎn)傳動(dòng)部件相較對(duì)少，無需更換機(jī)油、油泵、消聲裝置等，也無需添加冷卻水。維修保養(yǎng)工作量少。如果有好的蓄電池，它的使用壽命也比燃油車長(zhǎng)。

5.環(huán)境適應(yīng)性強(qiáng)

這是電動(dòng)汽車另一優(yōu)勢(shì)所在。在特殊場(chǎng)合，比如不通風(fēng)、冬天低溫場(chǎng)所，或者高海拔缺氧的地方，內(nèi)燃機(jī)車要么不能工作，要么效率降低，而電動(dòng)車則完全不受影響。

三、盡管電動(dòng)汽車具備以上優(yōu)點(diǎn)，但是在推廣應(yīng)用過程中受到了以下幾大問題的制約：

1.電池問題

動(dòng)力電池這個(gè)關(guān)鍵技術(shù)是純電動(dòng)汽車發(fā)展的瓶頸所在。它是純電動(dòng)汽車的主要能量載體和動(dòng)力來源，也是電動(dòng)車輛的整車成本的主要組成部分。它直接制約著電動(dòng)汽車的制造成本、續(xù)駛里程和使用壽命等主要問題，間接影響到純電動(dòng)汽車的市場(chǎng)化。如果電池問題能夠解決，與傳統(tǒng)汽車相比，電動(dòng)汽車將有絕對(duì)的優(yōu)勢(shì)。

動(dòng)力電池在經(jīng)歷了鉛酸電池、鎳氫電池、鈉硫電池等多種類型的發(fā)展和探索，目前純電動(dòng)汽車最具潛力的電池主要集中在以下電池上：閥控鉛酸動(dòng)力電池、鎳氫動(dòng)力電池和鋰離子（鋰聚合物）電池。從長(zhǎng)遠(yuǎn)發(fā)展來看，由于鉛酸蓄電池過于笨重，且衰減快，所以不具有使用前景；鎳氫電池雖然在一些領(lǐng)域應(yīng)用還比較廣泛，但其有記憶性、比容量也一般，還有單體電壓低，導(dǎo)致其改進(jìn)起來比較困難 ；而鋰離子動(dòng)力蓄電池具有更高的能量密度，從目前看有較好的前景。

盡管如此，與內(nèi)燃機(jī)相比鋰離子電池能量密度還是很低，這使得的續(xù)駛里程依然是一個(gè)難題。目前市場(chǎng)上使用的電動(dòng)汽車一次充電后的續(xù)駛里程一般為100km～350km，這是在較理想的行駛環(huán)境下才能得到實(shí)現(xiàn)的，而絕大多數(shù)電動(dòng)汽車一般行駛環(huán)境下續(xù)駛里程只有50km～100km。為了增加電動(dòng)汽車的續(xù)駛里程，在汽車制動(dòng)時(shí)，通常采用為蓄電池充電的形式，來吸收回收的能量。但是蓄電池充放電循環(huán)次數(shù)有限，大功率充放電必將使蓄電池循環(huán)壽命大大縮短。為解決這個(gè)新問題，有人采用了超級(jí)電容器。但似乎目前超電容器也存在問題，主要是是能量密度低，它比鉛酸蓄電池小一個(gè)數(shù)量級(jí)，所以需要更高能量密度的超級(jí)電容，現(xiàn)在正在研發(fā)過程中。

當(dāng)然，還有太陽(yáng)能電池、核能電池等等，也為電動(dòng)汽車的電池技術(shù)問題的解決提供了新解決方案，就目前來看都不是很成熟，有待于進(jìn)一步開發(fā)。

2.電機(jī)以及傳動(dòng)技術(shù)

電機(jī)以及傳動(dòng)技術(shù)是電動(dòng)汽車關(guān)鍵技術(shù)之一。純電動(dòng)汽車一般在車輛空間和使用環(huán)境上要求較嚴(yán)格，所以對(duì)驅(qū)動(dòng)電機(jī)驅(qū)動(dòng)系統(tǒng)提出更高的要求：體積/質(zhì)量密度高，效率高，調(diào)速范圍寬，制動(dòng)能量回饋，適應(yīng)性好，可靠性高。目前電動(dòng) 汽車電動(dòng)機(jī)主要要一下四類：直流電動(dòng)機(jī)(DCM)、感應(yīng)電動(dòng)機(jī)(IM)、永磁無刷電動(dòng)機(jī)(PMBLM)和開關(guān)磁阻電動(dòng)機(jī)(SRM)。

近幾年來，電動(dòng)汽車用電機(jī)逐漸由直流向交流發(fā)展，直流電動(dòng)機(jī)基本上已經(jīng)被交流電動(dòng)機(jī)、永磁電動(dòng)機(jī)或開關(guān)磁阻電動(dòng)機(jī)所取代。

3.控制技術(shù)方面

整車控制系統(tǒng)由整車控制器、通信系統(tǒng)、部件控制器以及駕駛員操縱系統(tǒng)構(gòu)成，主要功能是根據(jù)駕駛員的操作和當(dāng)前的工況，在保證安全和動(dòng)力性要求的前提下選擇盡可能優(yōu)化的工作模式。

目前，較主流的電動(dòng)汽車整車控制系統(tǒng)都采用CAN 總線通信連接，這樣不僅大大提高了控制的效率和穩(wěn)定性，而且能實(shí)現(xiàn)數(shù)字控制。電動(dòng)汽車驅(qū)動(dòng)電機(jī)、電池等執(zhí)行動(dòng)力部分的狀態(tài)信號(hào)被發(fā)送到CAN 總線，最終傳輸?shù)斤@示終端提供給 駕駛?cè)藛T，以便實(shí)現(xiàn)整車控制。

新的電子控制系統(tǒng)在傳統(tǒng)汽車上應(yīng)用不多，但它對(duì)純電動(dòng)汽車的工作有著重要影響。與國(guó)外相比，目前來看我國(guó)還有一定的差距，但是隨著電機(jī)驅(qū)動(dòng)系統(tǒng)的發(fā)展以及各種新技術(shù)新材料的應(yīng)用，國(guó)內(nèi)外在這方面的差距將越來越小。

4.其他方面

除了以上三個(gè)方面的問題外，純電動(dòng)汽車還在汽車輕量化、車體外形設(shè)計(jì)、電動(dòng)車標(biāo)準(zhǔn)、充電站基礎(chǔ)設(shè)施建設(shè)、以及電動(dòng)車成本以及銷售方面存在其他多多少少的問題。輕量化以及新型車體設(shè)計(jì)對(duì)提高車的動(dòng)力性能和續(xù)駛里程都有重要意義；電動(dòng)車標(biāo)準(zhǔn)如能盡快完善，能更好的推動(dòng)行業(yè)健康有序發(fā)展；充電站等基礎(chǔ)設(shè)施建設(shè)的大力建設(shè)還需政策支持，如能像加油站一樣普及，那電動(dòng)汽車的運(yùn)行成本將大大降低，有利于更多電動(dòng)汽車駛?cè)雽こ０傩占遥?/p>

四、結(jié)束語(yǔ)

由于能源和環(huán)保的壓力，電動(dòng)汽車的發(fā)展成為了汽車工業(yè)發(fā)展的必然趨勢(shì)。我國(guó)自“八五”以來，已在電動(dòng)汽車研究領(lǐng)域取得了重大突破性成果。而電動(dòng)汽車的產(chǎn)業(yè)化已逐步提上日程。完善電動(dòng)汽車相關(guān)技術(shù)，創(chuàng)造電動(dòng)汽車產(chǎn)業(yè)化發(fā)展環(huán)境，制定促進(jìn)電動(dòng)汽車發(fā)展的配套政策將成為此項(xiàng)事業(yè)發(fā)展的關(guān)鍵。

參考文獻(xiàn)：

孫逢春，電動(dòng)汽車發(fā)展現(xiàn)狀及趨勢(shì)，科學(xué)前沿，2011（5）。

劉龍巖、歐陽(yáng)寧冬，淺談中國(guó)純電動(dòng)汽車的發(fā)展現(xiàn)狀及存在的問題，大眾科技，2010，9（133）。