伴随中国经济的快速发展,我国的能源形式已越显严峻。我国能源消费量大,能源需求呈快速增长趋势,能源的供需矛盾突出,而且能源浪费严重,能源利用效率低,加之我国的节能意识和节能管理薄弱,尚未形成有效的节能监管体系。面对我国能源的严峻形式,如何提高清洁能源,尤其是可再生能源的供给能力,降低对资源、生态与环境的压力,提高能源利用效率,推行有效的节能措施是解决我国能源问题的重要途径和关键方法。本文以重庆大学主教学楼节能改造工程为实例,以热源改造后的湖水源热泵系统为研究重点,对湖水源热泵系统的采暖特性和节能性进行研究。针对当前空调系统节能改造的项目较少,对重庆大学主教学楼空调系统节能改造设计进行了详细的介绍,着重描述了湖水源热泵系统的冷热源设计、取排水设计以及水处理设计等,为其他项目的空调系统节能改造提供了重要的参考意义。通过测试数据分析了改造后的水源热泵机组的冬季制热特性,得到了负荷率、取水温度和热水回水温度三个因素对机组制热能效的影响特点,为机组制热能效的预测、水泵的变频控制以及整个采暖系统节能效果的预测提供了理论依据。推导了五种不同联接形式下的水泵联合运行性能曲线方程,分析了工程实际采用的水泵联接形式,确定了两种运行方式下的水泵运行特征,定量分析了水泵的流量、能耗、效率等变化规律,并将变频调节与阀门调节方式进行了节能量的对比,确定了其在不同转速比下的节能率,说明了改造后水泵联接形式的运行特性和节能性,为其他节能改造设计的水泵联接形式提供了参考。通过实测和理论计算,分析了水源的水质、水量和水温条件,利用Fluent模拟软件对冬季冷排水引起的湖体温度变化进行了模拟。模拟建立了水源的物理模型和数学模型,确定了模拟计算的边界条件和初始条件,模拟了水温和水量两个因素对湖体温度场的影响,得出了有利于湖体水温恢复的冷排水方式,为湖水源热泵冬季的运行方式提供了参考。通过实测数据和理论分析,对改造后的水源热泵系统、改造前的电热锅炉系统以及风冷热泵系统和燃气锅炉系统四种方案进行了节能经济性对比。在测试工况和整个采暖季工况下,对各方案进行了系统能耗和系统能效的对比。两种工况下,水源热泵系统的节能量最大,节能率最高,系统制热能效最高,运行费用和二氧化碳排放量最少,说明改造后的湖水源热泵系统实现了节能改造的目的。