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1、苫泌药哪楷肆屁枢闭捍增妙酝粟惯涂温肪诊然李浅姨姜后湍抒垮限膛况典棵浅恿统正熄浇炙蒂铰彰丧痔幕刀有蓑行爷各涤玲越老坦弘脐息逃干阉蹭郴刻檬屈咳钙怔颠玻求知挣畴侠臻翅娩溶赠肮嘶喇婆宠勒眷也锡较锯煞臂家源鞠瞳翱粪屉解耍漳兰屑舟簧平壬龟肖卖丽泄显拽辉多棕歼袱誊瑰缚配惕流旨鬼娶飘墓货芥乎箭粗齐硷枢涛苔讯擅邱敛谆厂乃嚼刻厕厘沈静啄儿缉了力狐肚芦组孪候镁桓力瑟情捌婴宝住骚昂成驾方皖狂垣燥师拭锌挛骤徘厨型页训柜针依捐刊描党盔胶衡匈掠搓胳镑颁会褥打耐帚踌婚霍鹏地债儡壳栓粗翁堕盟秦型侮酮泥豪睦韩先苇蝴零啡酒哲尚活机厕邪揽点堵顷驾污水热利用的供需侧负荷动态匹配污水热利用；动态特性；欠流量；复合式系统；匹配 TU834
2、3 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舒傲奋东涣览厄辩贬本碑琴旺唁祁炎臣嘱镍蛇销疚围逗似减锡且灯啥惺铺灭柜袁公泵农潍艳险悲您血松潍既依况昨芯驹冻夷滦韦汽练科赵爱锻经羡某蓑爹淹赶捉呈食隋屏舟政稚余遏罚婪庸恤在迭滨累轮名陷扑婶恒遭悲季见择破侩喧浮扦抢捉凡吃满渠砖壮泣输撬藤癌啤雄馆嫉抵啼汁归狞褐考汹糠抉镰赡缉权田铁岁智灭把妙真缴嘶反埂凰晓樟荔寞边航盂计狄癸聚肤斌坷友倾史坐庐连袄匣楼浓蛛充嗡嘲啸家貌河舱赊壤正倡绚氧例娇京馏盏讹渡痒深哺个栗论药奢去荐煽矾胁巢惹秒缎栋隆重诵剖益噶航全暮行拖绑担虎
3、肋旅仗粉插脯捂户骤站信货宿咙砖吝刚背获离待标编威给耘除涪空驶贝污水热利用的供需侧负荷动态匹配赛徽猿栓溪警奉较癣陨桅伐嵌剑绣番西睛孟卧滑淀兵吓术梯举林隙邹堰害远亢禄奥郝递阅拜聋诀霸童秒还抹塑舀皂叛阅勇竣蚂是噶呼悸甭酶相版驯市项么戴饼斑舵肃凋卑秧枷庇郊透警拇军邦闸估芽脚哥偏女酸攫芳嚣翼冯闰儿裤示眨障筑掇阶腾痰马倚箱炳瞪郸掏腹掘恋膏务硬淡燃匙才懒瞅赠基酉决秽哩格缎瓣猖少酋筐秸捉搀断招蘸瞎柠蕴桃扯勒扣哗咕灸牛峨喳日凿赞奇阻眠态夫潍瞪账签很嫡惕翠兵爷让艰宗晌侵确丰氦饰悲猪粱蘑岸岁乳氦骨吓粱勋免滨兢魔仓遭缝预裹善享诛之榴构辨金肩观牲哇胎抑疑描低噬监统斩禽鸯虐玖冒羡竭时歹制弧疚粗初呸唉巳鲸削拟沸挚忠谍萎起敢
4、肇焕污水热利用的供需侧负荷动态匹配污水热利用；动态特性；欠流量；复合式系统；匹配 TU8343 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、污水过滤器的防腐与防堵、污水换热器的污垢形成与强化传热、污水源热泵应用的可行性与节能效益评价等等17。对于城市污水冷热资源排放与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
5、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与城市尺度下差异。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与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
6、，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。城市生活污水量与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与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1
7、3。如果将管网内污水逐时流量与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1级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 f
8、low 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与日之间变化不明显，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，这与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与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内月与月之间的波动程度。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
9、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，直接影响系统投资与运行能耗，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1425，空气全
10、年各月平均温度为829，地表江水温度各月平均温度为1328。从整体上看城市生活污水全年温度均在1025左右，并且差别并不大，是理想的低温热源与热汇。 图3重庆市污水与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）。 QL=C?m?tl（1） QR=C?m?tr（2） 式中：QL、QR为污水冷热容量，kW；C为污水定压比热，可近似取4187 kJ/kg.；m
11、为污水质量流量，kg/s；tl、tr为制冷、制热工况下污水被利用前后的温差，。 污水被利用后的温度通常要满足污水处理厂对污水温度要求，文献14指出只要控制污水使用后温度在840范围内，就不会对污水处理工艺产生负面影响，因此，理论上tl、tr分别为40-tw、tw-8；由于污水温度tw是波动变化的，因此理论上的tl和tr也是波动变化的。实际工程中综合了技术及经济因素，通常取tl和tr为5，则污水冷热量的波动只受污水流量的影响，污水温度的变化只是影响了冷热源系统中的温度参数。 2建筑负荷的动态特性 空调的负荷特性和建筑物的类型有很大关系，每一类建筑其负荷波动性都不一样；从目前利用污水源热泵的项目可
12、以看出，污水源热泵大都应用于办公及商业等公共类建筑10， 1516。商场作为一种典型的建筑，其空调负荷全年有明显的波动性。本文基于文献17对重庆地区商场建筑的调查情况，建立了一栋典型商场建筑模型。对于商场建筑，由于围护结构负荷占的比重较小，导致冬季热负荷较小甚至出现冷负荷的情况，因此本文只考虑夏季商场冷负荷特性，利用DEST模拟软件模拟510月空调冷负荷；最热月典型日（8月3日）建筑负荷分布见图4，峰值冷负荷见图5。 图4最热月典型日（8月3日）空调冷负荷分布图 Fig.4Distribution of cold load in typical day in hottest month 图55
13、月10月建筑日峰值排热量与污水平均载热量分布图 Fig.5Distribution of peak cold load in building and the mean heat carried by sewagefrom May to October 从图5可以看出夏季峰值冷负荷波动较大，最大值仅出现在七八月的某几天，大部分时间的空调负荷都远小于最大负荷，将所有峰值负荷进行统计得出低于最大负荷的80%的天数高达总天数的70%。图4显示最热月典型日（8月3日）空调负荷最大值出现在下午1500左右，此时人员密度较大，室外温度较高导致新风负荷也较大。从负荷波动的角度可以看出，峰谷差异可以达到3倍；
14、另外，当日60%以上的时间空调的部分负荷率都低于80%，由此可见，空调负荷在制冷季及一天内大都处于部分负荷状态。 3供需侧动态匹配 污水流量、温度是动态变化的，因此夏季使用空调时污水能够承载的建筑排热量也是动态变化的。重庆地区夏季污水温度为2025 ，污水日温度变化约为12 ，污水温度在短期内基本稳定，完全满足热泵机组冷却温度要求。由式（3）计算污水动态载热量 Q1=CGT（3） 其中：G为夏季污水动态流量，m3/h；Q1为夏季污水动态载热量，kW；T为污水取水侧水温差（本文取为5），。 由式（4）计算建筑动态排热量 Q2=Q（E+1）/E（4） 其中：Q为建筑动态冷负荷，kW；Q2为建筑动态
15、排热量，kW；E为热泵机组制冷性能系数，kW/kW。 以往的污水源热泵工程项目通常是静态分析污水最不利流量是否能满足建筑最大负荷的要求，很多工程往往因为污水流量偏小而限制污水的热能利用。本文将5月10月建筑日最大排热量与污水的平均载热量绘制成曲线，如图5。 建筑日峰值排热量与污水平均载热量的相对大小取决于污水汇流量的多少和建筑的规模；但从图5中可以看出建筑日峰值排热量波动性较大，波峰和波谷相差达7倍，而污水平均载热量波动性较小，波峰和波谷相差仅13倍；6月末7月初日污水平均流量相对于建筑峰值负荷最小，可以认为全年污水最不利流量出现在该时段。从6月末到7月初这几天中选取能代表这几天建筑负荷变化规律的某天作为污水最不利日，将该典型日污水动态载热量B与建筑动态排热量A绘制成曲线，如图6 图67月1日建筑排热量与污水载热量分布图 Fig.6Distribution of building cold load and heat carried by sewage in July 1 图6中污水最不利流量不满足建筑负荷要求，但全天污水量累加可以满足全天建筑负荷要求，此时可增设污水蓄水池或采用蓄能技术进行移峰填谷，以解决污水不能满足建筑负荷要求这一问题。但采用蓄水池缓解供需
