污水热利用供需侧负荷动态匹配,这是一篇与负荷论文范文相关的免费优秀学术论文范文资料,为你的论文写作提供参考。
负荷论文参考文献：
摘 要：对重庆某 污水管网的流量动态特性、温度动态特性进行了分析,对某商场建筑的全年负荷进行了模拟.在此基础上,比较了商场建筑日峰值排热量和污水平均载热量的相对大小,找出最不利流量及其和建筑需求侧的差额.为了充分、合理的利用城市污水冷热资源,探索在污水流量不利工况下城市污水和城市建筑负荷之间的供需匹配方法,采用复合式系统弥补全年污水最不利流量时段污水平均载热量和建筑负荷的差值,并针对复合式系统提出了负荷分担原则及控制策略.
关键词：
污水热利用；动态特性；欠流量；复合式系统；匹配
中图分类号：
TU8343
文献标志码：A
文章编号：16744764（2015）01002906
城市生活污水是一种良好的低品位冷热资源.近年来,国内外对于污水冷热资源利用的研究大多围绕污水源热泵工程应用技术或设备研发展开.如污水的取水及退水方式、污水过滤器的防腐和防堵、污水换热器的污垢形成和强化传热、污水源热泵应用的可行性和节能效益评价等等[17].对于城市污水冷热资源排放和建筑冷热负荷需求匹配的研究涉及较少.
城市污水中赋存的冷热量是巨大的,文献[8]从城市宏观尺度定量计算了城市污水中赋存的冷热量以及可以利用的冷热量.目前污水源热泵系统的实际工程和设计思想多是基于这种宏观的定量计算[7, 910],即在污水最小流量和冬夏季计算温差下,污水可利用容量需要满足建筑最大的冷（热）负荷,忽略了具体工程应用时污水的流量、温度等特性[11]和城市尺度下差异.在一个城市中,污水总量很大,而污水分布是不均衡的,一栋建筑可以利用的部分也是有限的.这种地域上的不均衡性和污水本身的动态特性是污水源热泵系统在推广和应用过程中需要考虑的.为充分、合理的利用城市污水冷热资源,提高污水源热泵系统的可靠性,本文基于动态的思想,探索了在污水流量不利的工况下城市污水和城市建筑负荷之间的供需匹配方法,并提出了负荷分担原则及控制策略.
1污水的动态特性
污水中携带的冷热量主要通过流量和温度表现出来,其中流量显示出污水冷热量“量”的特点,而温度则可评判污水“质”的好坏.
蔡晓磊,等：污水热利用的供需侧负荷动态匹配
11污水的流量动态特性
城市生活污水量通常取决于城市生活用水量.由于城市居民生活的规律性导致用水量变化具有一定的规律性,从短期内用水量变化具有周期性,长时间看它又具有逐年增长的趋势.城市生活污水量和城市生活用水量一样逐月逐时变化,一年之内冬季和夏季不同,一日之中白天和夜晚也不一样,即使在同1 h内污水流量也是恒定不变的.污水管网内污水流量的变化程度和管网内流量的大小有关,污水流量越大变化幅度越小,变化系数也越小,反之则越大[12].不同类型的污水管网在流量变化规律上存在一定的差异.
污水流量在一小时内可以认为是均匀的[13].如果将管网内污水逐时流量和该日平均污水流量的比值定义为小时流量系数,就可以通过该系数看出管网内污水流量在1 d内的波动程度.文献[12]通过调研测试给出了3个不同规模污水管网的小时流量系数,具体见图1.
图1中 污水管网主要指的是城市污水主干管（比如流入污水处理厂的污水管）,2级污水管网对应于城市污水干管,3级污水管网对应于城市污水支管（比如单个小区的污水排出管道）.图1可以看出,污水管网越大,污水流量在1 d内逐时波动越小,污水管网越小,污水流量在1 d内波动越剧烈；3种管网的波动曲线都显示晚上管网内污水流量相对较少.
图13个不同规模污水管网的小时流量系数
Fig.1The hour flow coefficient of the three different scale sewage pipe
在不考虑气候突变前提下,城市生活污水流量日和日之间变化不明显,但日变化的长时间累加可能导致污水流量的明显变化.工程应用中常假定每月内日流量相同,而在月间出现差异,这和通常采用的按月统计相适应.实际上以月为周期,气候变化并不明显,污水流量基本稳定.如果将管网内污水逐月流量和1 a内月平均污水流量的比值定义为月流量系数,就可以通过月流量系数看出管网内污水流量在1 a内月和月之间的波动程度.文献[14]通过调研测试给出了3个不同规模污水管网的月流量系数,具体见图2.
图23个不同规模污水管网的小时流量系数
Fig.2The hour flow coefficient of the three different scale sewage pipe
从图2可以看出,污水管网越大,污水流量在1 a内逐时波动越小,污水管网越小,污水流量在1 a内波动越剧烈；另外,3种管网内污水流量都是冬天少,夏天较多.
12污水的温度动态特性
温度是城市生活污水冷热资源的关键因素,是换热工况设计的重要参数,直接影响系统投资和运行能耗,关系到热泵系统使用的经济性和节能性,因此污水冷热资源建筑应用必须考察污水的温度情况.图3是重庆市全年污水、空气及地表江水的温度变化情况,污水各月平均温度为14～25℃,空气全年各月平均温度为8～29℃,地表江水温度各月平均温度为13～28℃.从整体上看城市生活污水全年温度均在10～25℃左右,并且差别并不大,是理想的低温热源和热汇.
图3重庆市污水和环境温度全年变化曲线
Fig.3Annual temperature changes of sewage and outside surroundings in ChongQing
13污水冷热量的动态特性
污水冷热量的波动主要受污水流量和污水被利用前后的温差影响,具体见式（1）、（2）.
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