海水源热泵

• 图2 所示的形式Ⅱ是将换热器置于海水之中，利 用 水泵将冷却水从用户侧抽到换热器中与海水换热， 从而达到冷却、供热效果。这样的布置，对于换热 器的 抗腐蚀与抗压能力要求很高。其优点在于：由 于海水海 域广阔，海水量的利用无需顾虑，因而可 以设置较大面 积的换热器，可减少建筑设置换热器 的面积；另外，因 为海水的流动特性具有降解污水 功能，从而省却了污 水水处理这一环节，减少了不 少初投资和运行费用。
海水源热泵空调系统
• 海水源热泵空调系统是一种新兴的集供暖、制冷 于一体的空调系统。由于海水吸收了太阳辐射到 达地 球的相当一部分能量，并且温度一般都十分 稳定。海水 源热泵空调系统就是以海水作为提取 和储存能量的基 本“源体”，借助压缩机系统， 消耗少量电能，在冬季把 存于海水中的低品位能 量“取”出来，给建筑物供暖或 空调；夏季，把 室内的热量“取”出来释放到海水中，以 达到调 节室内温度的目的，同时可“免费”为用户加热 部分生活热水。这种系统的最大优势在于对资源 的高 效利用，首先它虽然以海水为“源体”，但 不消耗海水电能。
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机组在整体系统的维修保养更为复杂与困难
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• 。根据青岛奥林匹克帆船中心建筑地理特点和使 用功能要求，在青岛奥林匹克帆船中心的媒体中 心成功应用海水源热泵技术，设计建设了海水源 热泵空调系统。通过利用度相对稳定的海水作为 冷热源，为媒体中心提供了制冷、供暖和生活热 水所需冷热量，海水流量每小时最高可达300立方 米，完全能够满足媒体中心的制冷或供热需求。 据调查，这在全国已建成的公建筑中尚属首家。
• 海水源热泵热水机组一般由压缩机、膨胀阀、过滤器、储液罐、冷凝器、 蒸发器、储水箱等几部分组成。低温低压气态冷媒经过压缩机压缩成为 高压高温气态，高温高压的气态冷媒经热水换热器和水进行热换，高压 的冷媒在常温下被冷却、冷凝为液态。这过程中，冷媒放出热量把水加 热，高压液态冷媒通过膨胀阀减压，压力下降，回到比外界低的温度， 具有吸热蒸发的能力，低温低压的液态冷媒经过海水源换热器吸收海水 源的热量，由液态变为气态，吸收了热量的冷媒变成低温低压气体，再 由压缩机吸入进行压缩，如此不断循环工作，不断从海水源侧吸热，而 在热水换热器侧放热，把水加热。这个循环过程由海水源热泵热水机组 来完成。海水源热泵作为高效集热并转移热量的系统装置，可以把压缩 机所消耗的电力变为5倍范围内的热能。
优势
• 海水源热泵的最大优势在于对于资源的高效利用，首先它 虽然以海水为”源体“，但不消耗海水，也不对海水造成 污染；其次他的热效率高，消耗1千瓦的电能，可以获得3 千瓦至4千瓦的热量或冷量，从根本上改变了传统的能源 利用方式。
国内外应用海水源热泵实例
• 夏季：青岛海域表层海水温度16-25℃，海水平均 温度21.5℃，夏季海水最高温度在9月15日前后， 最高表层水温25℃，昼夜最大温差变化0.4℃，深 度10m处海水温度20℃左右，比表层水温低约5℃。 冬季：青岛海域表层海水温度为2.6℃-16℃，海水 平均温度7.5℃，冬季海水最低温度在2月10日前后， 表层水温3℃以下最长时间20天，由于受暖流影响 表层最低水温2.6℃以上，昼夜最大温差变化0.4℃， 深度10m水温比表层水温高约0.5℃。
海水源热泵
简介
• 海水源热泵概念 • 海水源热泵工作原理 • 海水源热泵空调系统 • 实例
一、海水源热泵的概念
海水源热泵技术是利用地球表面浅层水源（海 水）吸收的太阳能和地热能而形成的低温低位热 能资源，并采用热泵原理，通过少量的高位电能 输入，实现低位热能向高位热能转移的一种技 术。
海水源热泵工作原理
• 使用特点：毛细管网轻薄、柔软、荷载小、结构 合 理、性能优良，因此具有安装方便、高效节能、 高舒适度、绿色环保的特点。
• 按照以上特点，毛细管网换热器十分适合于布置 在海水之中，而且毛细管柔软的特点，不容易在 换热器中积聚垃圾、海藻等物，几乎不需要维护。 毛细管网在温度 t=65℃，压力 P=0.6MPa 工况下使 用寿命为 50a，毛细管网长期工作压力一般不超过 0.6MPa，爆破压力 5.6 MPa。毛细管网外径 4.3mm， 内径 2.5mm， 壁厚 δ0.8mm， 干管为 de20。单片 毛细管网标准宽度为660mm，毛细管长度根据设 计图纸而定，考虑到水力平 衡等问题，一般长度 不大于 12m
• 1.1 按照换热器的摆放位置区分的两种形式 • 图1 所示的形式Ⅰ是利用水泵从海中抽取海水， 经过水处理后，送到用户端中设置的一个水池中， 在水 池布置换热器。这样有利于换热器的保养， 减少换热器 的损坏。但是由于建筑空间有限，很 难设置足够大的储 水池。而且海水需经过水处理， 水处理的初投资较高， 运行费用也很高。以现有 的技术力量还很难从根本上 降低该工程的经济运 行成本。
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冬季采暖效果不理想
对主机开关的使用要求更为严格：频繁*作会导致机组 瘫痪(每小时不能超四次) 水系统要配膨胀水箱，循环水一定要清洁干净，否则 很快结垢影响使用效果且运行时一定要保持足够的水 流量，否则也会造成热水器冻裂，更频繁的是要清洗 水过滤器，给使用带来不便。水源热泵在使用中要停 机进行维修保养
海水源热泵系统工程应用中存 在的问题
• 海水源热泵作为一种新型的制冷供暖方式，从技 术的角度，尤其是热泵机组的角度上看是相当成 熟的。 但考虑到中国的国情，以及将海水源热泵 制冷供暖作为一个整体的系统工程来推广应用时， 还存在一些问题
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机组自身的安全隐患 使用不方便更不可靠座岛屿之上，是公认的 世界上最美的城市之一。她美丽碧蓝的大海、清新的 空气得益于对环境的严格 呵护。斯德哥尔摩占地 200 平方公里，在几十 年前就实现了区域供热，到目前已 覆盖了整个 城市和市郊。每年销售热量约 5700GWh， 6000 多个用户，输送管网长度达765公里。近年来 区 域供冷也发展迅速。 • 斯德哥尔摩没有天然气，区域供热主要是通过燃油供 热和电供热。Fortum公司是北欧国家主要的能源供应 公司，主要负责热/冷产品
• 海水吸收了太阳进入地球的相当的辐射能量，并且海水的温度一般都十分 稳定。海水源热泵机组工作原理就是以海水作为提取和储存能量的基本 “源体”，它借助压缩机系统，消耗少量电能，在冬季把存于海水中的低 品位能量“取”出来，给建筑物供热；夏季则把建筑物内的能量“取”出 来释放到海水中，以达到调节室内温度的目的。这种机组的最大优势在于 对资源的高效利用，首先它虽然以海水为“源体”，但不消耗海水，也不 对海水造成污染；其次它的热效率高，消耗1千瓦的电能，可以获得3千瓦 至4千瓦的热量或冷量，从根本上改变了传统的能源利用方式。
• 的生产和大部分斯德哥尔摩地区的区域供热供冷系统。
• Fortum公司采用各种能源资源，其中热泵总能力420MW， 用于基本负荷，燃油装置用于调峰。Fortum公司的区域供 热的热源生产越来越多地使用生物能源和太阳能。另外， 对于大型热泵机组，采用水力发电。所有这些措施加起来， 区域供热采用可再生能源接近50%。 • 1980年开始，由于油价不断上涨，而电价低廉，人们对热 泵技术越来越感兴趣。因此，斯德哥尔摩建设了总能力为 180MW的世界上最大的海水热泵站，用于区域供热，占 城市中心管网输送总量的60%。热泵站由6台供热能力为 30MW／台的 Unitop(r)-50FY 热泵机组组成， 1984-1986年 调试完成，投入运行。Unitop(r)-50FY热泵机组的构成和主 要特 点为：两级压缩机；制冷剂为卤代烃/烃类制。
• 毛细管网换热器：毛细管网换热器模拟毛细血管 调节人的体温来调节室内表面温度，以流 动的水 为介质传递热量。 • 结构特点：毛细管网换热器由两根供回水主管和 若干毛细管组成集配式结构，流量分布均匀、水 力损失 小、散热表面积大。 • 材料特点：制作毛细管网的原料可以是 PP- R、 PE- RT 或 PB 等可热熔性树脂，均是绿色环保的原 料， 具有耐高温、耐高压、耐腐蚀的特点，从而 使毛细管网具有广泛的用途。
• 媒体中心建筑面积为8138平方米，海水源技术系 统建设投资576万元；传统空调投资约425万元， 两者相比，海水源技术投资较传统多150万元。但 是，按目前试运行数据比较，海水源技术运行费 用约16.8万元/年，传统技术运行费用约28.56万元 /年。每年可收回投资约12万元。海水源热泵技术 系统具有以下优点：绿色环保。海水源热泵系统 没有锅炉和冷却塔，除使用少量的电能以外，其 运行不产生任何污染。高效节能，运行费低。海 水源热泵属于水冷式空调系统，且热源度全年较 为稳定，运行费用仅为普通中央空调的50～60％。 与传统供热方式相比，海水源热泵供热要比电锅 炉供热节省三分之二以上的电能，比燃煤锅炉节 省二分之一以上的能量。机组全年运行，系统可 利用率高。由于海水源系统既可供热又可供冷， 冬夏季采用同一套系统，而且热泵系统以海水作 为冷热源，可实现全年运行，系统的利用率较高。
消耗1千瓦的电能，可以获得3千瓦至4千瓦的热量 或冷量，从根本上改变了传统的能源利用方式。 而且海水中所蕴含的热能是典型的可再生能源， 因此节能环保的海水源热泵产业化研究有着广阔 的发展前景和市场。
1.海水源热泵空调系统的换热形式与换热器的选取 地球海域面积辽阔，海面时刻受到太阳的照射，海域周围具体气候条 件，这些因素都使得海水温度会因地、因时而异。为尽量提高海水 源热泵空调系统的效率及降低运行成本，在设计海水源热泵空调系 统时，对其海水源换热器的性价比分析与设计方案选取就显得尤为 重要。
• 国外有很多应用海水做热泵冷热源的实例。如 20世纪70年代初建成的悉尼歌剧院，日本20世 纪90年代初建成的大阪南港宇宙广场区域供热 供冷工程，利用海水为23300kW的热泵提供冷热 源。北欧诸国在利用海水热源方面具有丰富的 实践经验，其中瑞典就是一个典型应用海水源 热泵集中供冷/暖的国家。瑞典首都斯德哥尔摩 建设了总能力为180MW的世界上最大的海水热 泵站，用于区域供热，占城市中心网输送总量 的60%。热泵站由6台供热能力为30MW／台热 泵机组组成，1984-1986年调试完成，投入运 行。