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太阳能-污水热泵沼液增温系统运行模式

郭沛 马荣江 余南阳

郭沛, 马荣江, 余南阳. 太阳能-污水热泵沼液增温系统运行模式[J]. 西南交通大学学报, 2018, 53(5): 1087-1094. doi: 10.3969/j.issn.0258-2724.2018.05.028
引用本文: 郭沛, 马荣江, 余南阳. 太阳能-污水热泵沼液增温系统运行模式[J]. 西南交通大学学报, 2018, 53(5): 1087-1094. doi: 10.3969/j.issn.0258-2724.2018.05.028
GUO Pei, MA Rongjiang, YU Nanyang. Operation Mode of Solar and Untreated Sewage Source Heat Pump System for Heating Biogas Digesters[J]. Journal of Southwest Jiaotong University, 2018, 53(5): 1087-1094. doi: 10.3969/j.issn.0258-2724.2018.05.028
Citation: GUO Pei, MA Rongjiang, YU Nanyang. Operation Mode of Solar and Untreated Sewage Source Heat Pump System for Heating Biogas Digesters[J]. Journal of Southwest Jiaotong University, 2018, 53(5): 1087-1094. doi: 10.3969/j.issn.0258-2724.2018.05.028

太阳能-污水热泵沼液增温系统运行模式

doi: 10.3969/j.issn.0258-2724.2018.05.028
详细信息
    作者简介:

    郭沛(1994—),男,博士研究生,研究方向为生物质能源的开发及应用,E-mail: jeep1994@163.com

    通讯作者:

    余南阳(1961—),男,教授,博士生导师,研究方向为空调系统故障诊断与节能控制、可再生能源及低温余热综合利用等,E-mail: rhinos@126.com

  • 中图分类号: S216.4

Operation Mode of Solar and Untreated Sewage Source Heat Pump System for Heating Biogas Digesters

  • 摘要: 针对现有热泵沼液增温系统投资高、运行困难的缺陷,设计了一套太阳能-污水热泵沼液增温系统(solar and untreated sewage source heat pump system,SUSSHPS).该系统设定3种系统运行模式,分别为全年中温增温模式、全年高温增温模式和夏季高温增温、冬季中温增温模式,并从系统运行能耗、环保性、经济性与产气量最大化角度对各增温模式进行理论计算,同时,构建太阳能-污水热泵沼液增温系统运行模式综合评价体系,运用改进熵值法对评价指标进行综合赋权.研究结果表明,全年中温增温模式、全年高温增温模式和夏季高温增温-冬季中温增温模式的综合评价值分别为0.293 0、0.327 5和0.379 5,夏季高温增温-冬季中温增温模式是三者中最优的运行模式.

     

  • 图 1  太阳能-污水热泵沼液增温系统流程简图

    Figure 1.  Structure diagram of solar and untreated sewage source heat pump system

    图 2  成都地区生活污水月平均温度及室外月平均温度对比

    Figure 2.  Comparison of domestic sewage and outdoor monthly mean temperatures in Chengdu

    图 3  太阳能-污水热泵沼液增温系统运行模式综合评价体系结构

    Figure 3.  Structure diagram of index system for SUSSHPS operation mode

    表  1  不同模式下系统年产气量

    Table  1.   Biogas production in different modes

    参数 模式1 模式2 模式3
    Ri/(m3•a–1 2 141.1 2 635.2 2 388.2
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    表  2  不同模式下系统运行能耗

    Table  2.   Energy consumption of different modes

    参数 模式1 模式2 模式3
    Wre 0.55 1.25 0.89
    Qzq 0.53 1.08 0.80
    Qsx 0.05 0.11 0.08
    Plx 0.19 0.19 0.16
    Pqx 0.21 0.21 0.18
    Pzx 0.38 0.38 0.38
    Qi 1.34 2.03 1.61
    Ei 1.66 2.46 2.21
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    表  3  不同模式下系统运行能量收益

    Table  3.   Energy income of different modes

    参数 模式1 模式2 模式3
    ${Q'_i}$ 10 570.66 16 056.70 12 753.69
    ${Q_0}$ 52 671.06 59 819.04 56 246.28
    ${Q''_i}$ 42 100.40 43 762.34 43 492.59
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    表  4  不同模式下系统运行费用

    Table  4.   System consumption of different modes

    参数 模式1 模式2 模式3
    Pc 8 132.14 8 548.51 7 934.84
    C 1 556.24 2 363.90 1 877.63
    S 162.64 170.97 158.70
    Ac 2 674.08 3 538.98 2 968.35
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    表  5  不同模式下系统运行环保效益

    Table  5.   System environmental protection benefits of different modes

    参数 模式1 模式2 模式3
    Hi/(MJ•a–1 34 252.28 49 408.21 40 281.67
    ηi/% 30.67 0 18.47
    By/(t•a–1 5.63 5.63 5.63
    Py/(t•a–1 2.65 4.32 3.37
    Ey/(t•a–1 3.12 1.04 2.24
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    表  6  不同模式下评价指标熵权值计算结果

    Table  6.   Entropy and weight of each index under various modes

    指标 Ej θj wj γj
    Ri/(m3•a–1 0.965 6 0.120 7 0.143 3 0.138 5
    Qi/kW 0.966 0 0.119 6 0.084 1 0.080 5
    Ei 0.965 5 0.121 0 0.186 4 0.180 6
    ${Q''_i}$/(MJ•a–1 0.963 7 0.127 5 0.165 2 0.168 7
    Pc/元 0.965 8 0.120 3 0.102 3 0.098 5
    Ac/元 0.957 1 0.150 6 0.109 7 0.132 2
    T/a 0.965 6 0.120 7 0.104 5 0.101 0
    Ey/(t•a–1 0.966 0 0.119 6 0.104 5 0.100 0
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    表  7  不同模式综合评价值

    Table  7.   Comprehensive evaluation value of different modes

    模式1 模式2 模式3
    0.293 0 0.327 5 0.379 5
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  • 收稿日期:  2017-05-17
  • 刊出日期:  2018-10-01

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