地铁源热泵系统气候适应性研究

作     者：夏越 

作者单位：青岛理工大学 

学位级别：硕士

导师姓名：童力

授予年度：2022年

学科分类：08[工学] 0814[工学-土木工程] 082301[工学-道路与铁道工程] 0823[工学-交通运输工程] 

主      题：地铁源热泵系统 气候适应性 APF 费用年值 隧道空气温度 

摘      要：近年来,地铁因其运输量大、运行速度快、方便准时等优势,成为缓解交通拥堵问题的首选。但其高效、安全、舒适和卫生的内在需求使其成为典型的“能耗大户,其中环控系统能耗占比为40%-50%。环控系统能耗与地铁隧道热环境密切相关,且随着隧道热环境的不断恶化而逐渐增加。如何在保证地铁舒适、健康、安全运行的前提下,减少其能源消耗,进而降低运行费用,是目前亟待解决的问题,对地铁的运营具有重要的工程实践意义。地铁源热泵是解决上述问题的有效技术之一,其在解决地铁热环境恶化导致环控系统能耗增加问题的同时,将其“废热用于地上建筑供热,是目前最为有效、节能的地铁隧道降温方法。现有研究主要针对地铁源热泵系统性能,缺少系统的评价方法及其在不同气候区的适应性分析,制约了该技术的推广。本文对地铁源热泵系统在不同气候区的适应性进行了研究。首先,选取了典型气候区典型建筑作为技术应用对象,并采用De ST软件计算了不同气候区建筑全年逐时负荷;其次,基于现行地铁源热泵系统设计方法进行了设备选型,并在TRNSYS平台中搭建了相应的系统仿真模型;再次,提出了系统性能、经济性、环境效益评价指标,基于指标对不同气候区地铁源热泵系统适应性进行了分析,并针对不适应地区系统提出了对应的优化策略;最后,编写了系统气候适应性评价软件。分析结果显示,在本研究所建立评价体系下,严寒气候区的哈尔滨地区不适用,寒冷气候区的北京地区、青岛地区、西安地区适用,夏热冬冷气候区的上海地区、武汉地区、重庆地区基本适用,夏热冬暖气候区的广州地区基本适用,南宁地区不适用。以青岛地区对应地铁源热泵系统为例,对评价软件进行了验证,结果表明SEER、HSPF、APF的评价误差分别为5.20%、2.13%、0.54%,初投资、运行费、运行维护费的评价误差分别为1.75%、3.59%、1.75%,表明该评价软件具有较高的准确性与可靠度。本研究为地铁源热泵系统在不同区域的应用提供了评价体系,对于地铁源热泵系统的推广应用具有重要意义。