223黄浦江水温变化规律与上海地区江水源热泵节能潜力研究.docx

黄浦江水温变化规律与上海地区
江水源热泵节能潜力研究
EVALUATIONONENERGYEFFICIENCYFORCOLDTUBEOFA/CSYSTEM
同济大学谭洪卫
城脉建筑设计(深圳)有限公司上海分公司李潇潇
上海现代建筑设计(集团)有限公司朱金鸣杨晓敏

摘要：本文以全年连续实测的黄浦江水温、空气干球温度及湿球温度数据为依据，探讨以黄浦江江水为排热汇或吸热源的江水源热泵系统的节能潜力。
关键词：黄浦江；实测；江水温度;江水源热泵

0引言
近来作为地表水源热泵的江水源热泵受到建筑节能研究领域及工程应用的热切关注，对其节能效果和环保优势寄予较大期待，并且在一部分地区得到积极推广应用。不言而喻，江水源热泵系统能否实现预期的节能效果在很大程度上取决于江水的温度特性，然而，对于江水温度的变化规律和特性，国内几乎还没有系统的进行研究，缺乏相应的基础设计参数及运行参考数据。目前大多数系统设计都依据当地水文部门提供的水温数据，但这些数据都并非取自实际取水口位置及实际水深处，这些数据的测试方法、位置相异而且是非连续测定值，对江水源热泵系统设计及运行工况分析不具备直接参考意义，甚至可能对其推广应用造成误区。
因此，需要实施对江水水温的连续实测研究，积累基础数据，以便能客观地分析全年变化规律和节能应用潜力。本文通过对上海黄浦江水温实施连续实测（2006年6月-2007年7月），初探上海地区的江水源热泵节能潜力。

1测试概况
测试地点位于上海市黄浦江十六铺段，测试时间从2006年6月至2007年7月，对江水温度及室外空气干、湿球温度进行连续同步测试。测试时间间隔为1分钟。
考虑到实际工程取水口的位置以及现场测试条件，选择江边浮码头水域并确定水温测试的测点为水下2m左右。空气干湿球温度测点布置在附近通风条件较好且遮荫处，避免阳光直射。测点布置示意图如图1所示：
图１测点布置示意图

2主要测试结果及分析

2.1水温随水深的变化
对水温随深度的变化进行了预备测试和分析（因现场条件所限，测试水深范围为0.2m～2.4m）测试表明0.2m～2.4m深度内水温变化较小。因此本水温测试对象确定为水下2m处的水温。由于现场条件（测点固定装置依托于浮码头浮桥），远离河岸的江水温随水深的变化规律尚待进一步研究。

图2江水水温与气温日较差（2006.8～2007.7）图3江水温度逐时变化（各日8：00～22：00期间）
2.2水温逐时、日、月变化
本研究对象的实际工程为依江边而建的地下商业建筑，空调系统的运行时间一般在8：00～22：00，为使数据接近实际运行情况，除逐时水温外，本文选取每日8：00～22：00的实测值计算日平均和月平均值。
实测结果表明，水温的日较差与气温相比较小（见图2），变化幅度在1℃以内，其稳定性可有利于制冷机组的可靠运行。
一年中水温的日平均值在6.4℃～32.1℃之间变化（见图3）。根据美国制冷学会ARI320标准，开式水源热泵系统对水温的要求是5～38℃[1]，黄浦江的水温在该温度范围内，因此将黄浦江水用作水源热泵系统的冷热源是可行的。
如图4所示，一年中7、8月份的月平均江水温度高于其他月，最高是8月份，达31.5℃。
但实际工程中分析江水温度对热泵机组性能的影响时，月平均温度、日平均温度不具备直接参考意义。需要更详细地考查热泵系统运行时间段的逐时温度数据及系统的能效比。

2.3水温与气温的关系
水温会随着气温的上升而升高，但由于水的容积热容量大于空气，并且二者的下垫面不同等原因，导致水温变化延迟于气温变化（图4）。逐时江水温度与气温间相关性较弱（图6）；日平均，月平均江水温度与气温间存在较强的线性相关性（图7，图8）；对于空调系统运行工况分析，需要考察逐时的水温数据。
此外，江水温度变化规律还与河流所处的地理位置、雨水补给类型、水流量等变化的影响，不可仅根据水温与气温的线性关系轻易推测江水温度。需要对江水温度实施连续系统的实测，积累基础设计和运行数据。

2.4水温实测数据与水文资料的对比
针对许多工程项目设计仅依赖水文站提供的水温数据的状况，有必要对其数据与实测数据对比，作可靠性分析。

图4测定参数日平均值比较（2006.8～2007.7期间）图5各月测定参数的平均值（2006.8～2007.7月期间）图6逐时江水温度与气温关系（2006.8~2007.7期间）图7日平均江水温度与气温关系（2006.8~2007.7期间）图8月平均江水温度与气温关系（2006.8~2007.7期间）图9实测江水温度与水文站水温数据对比
对比数据中水文数据来自黄浦公园水文站1959～1993历年各月平均水温。图9可以看出，实测水温高于水文站水温（包括夏季），其中一个原因是由于气温日较差大所致，例如虽然夏季昼间气温高，但夜间降