湖水源热泵是地表水源热泵中较为特殊的一类,作为一种重要的清洁可再生能源,得到了快速发展。与此同时,温排水、冷排水进入自然水体给水体环境带来了一定影响。湖泊、水库等水体流动性弱,水环境的变化势必给生态系统造成更大的危机。除此之外,湖体温度直接影响到热泵取排水系统运行效率,取水温度上升势必会造成湖水源热泵系统综合能效比下降,供冷能力降低,运行成本增加。因此,为了保持资源利用的可持续性和高效性,应对湖水源热泵系统温排水扩散问题进行细致的研究。准确模拟排水工况下湖体温度场,成为系统设计的重中之重。本文建立了针对南京某湖水源热泵工程的温排水热扩散三维数学模型。根据南京地区气象资料及湖体水温变化资料,运用C++软件编写了水面综合散热系数及水面热通量计算程序,并计算得制冷期及供暖期水面综合散热系数平均值Ks和水面热通量平均值Φn。通过分析比较计算结果得到适宜于本工程的水面边界条件,降低了三维数学模型的计算量,也保证了模拟计算结果的准确度。本文计算分析了项目湖水源系统供冷、制热运行时湖体的热、冷负荷,提出了取排水系统优化设置方案。利用三维数学模型对系统温排水热扩散情况进行了数值模拟,得到了湖体温度场。模拟幼果验证了本项目应用湖水源热泵的可行性,并给出了合理选择取排水方式的建议。本文重点针对工程项目湖体深度不均的特点,研究排水口位肯对温排水热扩散效应的影响,模拟计算结果可以看出,排水口位置对水平方向温排水热扩散影响很大,对垂直方向温扩散影响较小,在一定深度范围内,垂向超温范围是基本没有变化的。因此,一定范围内,排水口应尽量设置于湖体深度较大处,可以较大程度上降低热泵系统尾水造成的湖水温升及水质变化,同时为热泵系统运行提供更好的环境。计算结果显示湖体高温区集中于排水口附近小区域,在排水口附近采取喷水措施,或者跌水措施,可以有效增加扰动及散热面积,从而降低热泵系统尾水造成的湖体温升及水质变化。本文搭建了制冷运行工况下湖水源热泵系统试验台,包括加热控温系统、温度数据采集系统、水槽温排水换热系统、流量的控制系统。通过制冷运行试验,将试验得出的出水口温升曲线与模拟结果进行对照,发现模拟结果与试验结果总体变化趋势一致。因此可以得出结论,本文数学模型和模拟方法是可靠的。