海水源热泵简介
水源热泵系统介绍_secret
水源热泵系统介绍简介:水源热泵技术是利用地球表面浅层水源如地下水、河流和湖泊中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。
一、水源热泵技术的概念和工作原理水源热泵技术是利用地球表面浅层水源如地下水、河流和湖泊中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。
地球表面浅层水源如深度在1000米以内的地下水、地表的河流和湖泊和海洋中,吸收了太阳进入地球的相当的辐射能量,并且水源的温度一般都十分稳定。
水源热泵机组工作原理就是在夏季将建筑物中的热量转移到水源中,由于水源温度低,所以可以高效地带走热量,而冬季,则从水源中提取能量,由热泵原理通过空气或水作为载冷剂提升温度后送到建筑物中。
通常水源热泵消耗1kW的能量,用户可以得到4kW以上的热量或冷量。
水源热泵根据对水源的利用方式的不同,可以分为闭式系统和开式系统两种。
闭式系统是指在水侧为一组闭式循环的换热套管,该组套管一般水平或垂直埋于地下或湖水海水中,通过与土壤或海水换热来实现能量转移。
(其中埋于土壤中的系统又称土壤源热泵,埋于海水中的系统又称海水源热泵)。
开式系统是指从地下抽水或地表抽水后经过换热器直接排放的系统。
与锅炉(电、燃料)和空气源热泵的供热系统相比,水源热泵具明显的优势。
锅炉供热只能将90%~98%的电能或70~90%的燃料内能转化为热量,供用户使用,因此地源热泵要比电锅炉加热节省三分之二以上的电能,比燃料锅炉节省二分之一以上的能量;由于水源热泵的热源温度全年较为稳定,一般为10~25℃,其制冷、制热系数可达3.5~4.4,与传统的空气源热泵相比,要高出40%左右,其运行费用为普通中央空调的50~60%。
因此,近十几年来,尤其是近五年来,水源热泵空调系统在北美如美国、加拿大及中、北欧如瑞士、瑞典等国家取得了较快的发展,中国的水源热泵市场也日趋活跃,可以预计,该项技术将会成为21世纪最有效的供热和供冷空调技术。
海水源热泵应用典范——世界最大型海水源热泵机组区域供热供冷设讲解
BuildingEnergyEfficiency建筑节能海水源热泵应用典范——世界最大型海水源热泵机组区域供热供冷设施□建设部科技发展促进中心李萍郝斌热泵机组由于其具有节能、环保及冷暖联供等优点,目前在国内广泛应用。
水源热泵技术是利用地球表面浅层水源如地下水、河流和湖泊中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。
海水在一定的使用条件下是热泵机组非常好的热源形式之一,在25-50米水深位置海水的温度基本恒定(5-8℃),主要用于中等规模及大规模的热泵系统中。
但是重要的环节之一是使用耐腐蚀的热交换器和循环泵,并减少海水管道、热交换器和蒸发器中的有机物污垢。
前不久,应瑞典能源咨询集团公司的邀请,我们赴斯德哥尔摩考察热泵应用技术,参观了世界上最大的海水热泵机组区域供热供冷设施,深切感受到我国与发达国家的差距。
26建设科技| 2004・14 |供热海水热泵瑞典首都斯德哥尔摩坐落在14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,其中热泵总能力为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。
海水源热泵在港口发展中的应用
海水源热泵在港口发展中的应用摘要:随着热泵技术的发展,以海水为源泉的海水源热泵技术广泛的应用在建筑中。
海水作为可再生能源,结合热泵系统在制冷、制热方面有重要的作用。
海水热泵技术的出现,不仅降低了制冷、制热成本,还提高了其设备效率。
将海水源热泵技术用在港口发展中,不仅能节约资本,还能节约大量的淡水资源,以促进港口建设。
关键词:海水源热泵港口发展应用海水源热泵技术作为一种新型的供热、制冷设备有着独特的优势,其不仅有节约成本、节省用地面积优势,还有环保节能优势,在港口发展中有重要作用。
本文主要从海水源热泵概念及原理、海水源热泵特点、海水源热泵在港口中应用海水热量提取方式的选择、海水源热泵在港口中应用应该注意的问题、海水资源在港口发展中的有效利用等方面对海水源热泵在港口发展中的应用进行论述。
1 海水源热泵概念及原理1.1 海水热源泵概念海水热源泵技术主要是利用海水吸收太阳能和地热能而形成的低温低位热能资源,并采用热泵原理用少量的高位电能输入,进而实现地位热能向高位热能转变的技术。
1.2 海水热源泵原理海水吸收了太阳辐射一部分能量以后会使水温保持在平稳的状态,在这种情况下,可以利用热源泵提取和储存海水中的热能,通过压缩机系统消耗少量的电能。
冬季利用热源泵将海水中的低品位热能取出来,为建筑物供热。
在夏季的时候,将建筑中的热能释放到海水中,使室内温度达处于平衡的状态。
海水热源泵有着的独特优势,其源体是海水,但却不消耗海水,也不会污染海水。
其热能效率高,每消耗一千瓦的电能就能获得三千瓦或四千瓦的热量或是冷凉,优于传统的能源利用方式。
2 海水源热泵特点海水热源泵技术的热源是从海水中提炼出来的,这种能源是可再生资源,对节能和环保的有重大意义,同时也是符合建筑能源使用原则的。
海水热泵技术高效节能,运行成本相对较低。
再加上冬季海水比其他环境空气的温度高,夏季比环境空气温度低,海水水量大等特点,能加快热泵蒸发速度,提高其能效,同时也能提高热泵系统效率;海水源热泵技术稳定性和可靠性比较高。
海水源热泵介绍
1、海水源热泵空调系统是地表水热泵空调系统的一种,尤 其适应于淡水缺乏、海水资源丰富地区 2、海洋是一个巨大的可再生能源库,非常适合做水源热泵 的低温热源和热汇 3、到目前为止,世界范围内利用海水作热源与热汇的热泵 供热、供冷已有不少实例正在运行,经几十年的研究,北 欧诸国在利用海水作热源、热汇方面具有丰富的经验 4、在我国虽然有很多不冻的良港、岛屿、和半岛,但海水 源热泵仍处在起步阶段,我国第一个海水源热泵项目—— 青岛发电厂(2004年竣工投入运行)由美国能源部推荐的 WFI中国成功实施的第一个示范性工程,通过两年运行, 由于海水供水温度基本恒定,换热温度也基本上维持在一 定范围内,经过整个冬季制热和夏季制冷运行监测,机组 运行效果非常良好,达到设计预期目标,为海水源热泵在 中国大面积推广起到了积极的示范作用
5、90年代中国相关大学和研究机构作过“青岛建 设海水源热泵可行性方案研究”,进入二十一世 纪,重庆大学、广州科学能源研究所等一大批国 内相关单位从事海水源热泵可行性方案研究和推 广 6、海水源热泵站供冷、制热方案是一次性能源消耗 少、一次投资少、回收年限短的方案,因此说在 我国推广应用海水源热泵是可行的,便应
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。
东山宾馆3#楼海水源热泵空调系统的应用
东山宾馆3#楼海水源热泵空调系统的应用xx安装分公司xx项目部一、海水源热泵技术06年我国科技部把建筑节能作为十一五科技支撑计划项目,其中课题六为地(水)热源泵应用技术,07年“两会”已把全面推进节能环保技术的应用作为会议重要议题之一。
(一)工作原理海水源热泵空调系统由海水循环管路系统、水—水热泵系统和室内空调管路系统三部分组成。
其工作原理是在夏季将建筑物中的热量转移到海水中,由于海水温度相对空气温度要低,所以可以高效地带走热量,而冬季则从海水中提取低位热能,由热泵原理通过温度提升后的空气或水送到建筑物种,为室内供热。
冬季供热时,从取水口来的海水通过板式换热器将热量传递给水—水热泵系统的循环工质(水或抗冻溶液),海水放出热量后,温度降低,由排水口排入大海中,这一过程为一次换热过程。
水热泵系统的循环工质将热量传递给热泵工质,这一过程维二次换热过程。
热泵机组再通过热泵原理来加热空调回水。
因此海水热泵空调系统通过两次换热过程将从海水吸收来的热量传递给空调回水,达到室内供热的目的。
夏季制冷时,从取水口来的海水通过板式换热器将冷量传递给水—水热泵系统的循环工质(水或抗冻水溶液),海水放出冷量后,温度升高,由排水口排入大海中,而水—水热泵系统的循环工质将吸收来的冷量在热泵机组的冷凝器中释放出来,通过热泵循环再将冷量输入给热泵记载蒸发器来冷却空调回水。
(二)应用范围应用范围广可广泛的应用于宾馆、办公楼、学校、商尝别墅区、住宅小区的集中供热制冷,以及其它商业和工业建筑空调。
(三)海水源热泵空调系统的主要特点1)环保效益显著水源热泵是利用了地表水作为冷热源,进行能量转换的供暖空调系统。
供热时省去了燃煤、燃气、然油等锅炉房系统,没有燃烧过程,避免了排烟、排污等污染;供冷时省去了冷却水塔,避免了冷却塔的噪音、霉菌污染及水耗。
所以说,水源热泵利用的是清洁的可再生能源的一种技术。
2)高效水源热泵机组可利用的水体温度冬季为12~22℃,水体温度比环境空气温度高,所以热泵循环的蒸发温度提高,能效比也提高。
海水源热泵空调系统能耗的分析与比较
海水源热泵空调系统能耗的分析与比较【摘要】如今,暖通空调系统的节能设计在建筑节能越来越重要,新的技术也不断出现,其中海水源热泵住宅中央空调得到广泛应用,人们对其认识也逐步深入。
本文主要阐述了海水源热泵空调系统的能耗分析,介绍了海水源热泵与传统空调系统的能耗比较。
【关键词】海水源热泵空调系统能耗分析传统空调系统比较前言海水源热泵利用海水作为冷热源,是一种可再生能源利用技术,而且海水温度冬季高于室外气温,夏季低于室外气温,海水源热泵在全年可获得较高的运行效率。
所以海水源热泵作为一种新式空调系统,具有良好的室内热舒适性能、低廉的运行费用、较低的噪声和低维护性能等优点,越来越受到人们的重视。
一、板式换热器传热系数和压降的计算板式换热器有结构紧凑、占地面积小、换热面积大及传热系数大的优点。
由于板式换热器由许多换热面积相同的换热板组成,可以方便地根据换热量决定精确的换热面积以使工程设计达到最优。
在海水源热泵系统中,由于海水具有腐蚀作用,除了集中供冷、供热站中的大型热泵机组采用经特殊防腐处理的蒸发、冷凝换热器外,其余热泵系统都是海水经钛合金板式换热器与二次冷却水(乙二醇溶液)进行换热。
在海水源热泵系统中,板式换热器的选型尤为重要。
板式换热器的优化选型是根据换热器的用途和工艺过程中的参数和传热单元数NTU、对数平均温差选择板片形状、板式换热器的类型和结构。
若板式换热器设计不合理可能使换热面积过大,造成初投资的浪费,也可能使板式换热器问流体流速太高,阻力过大,导致运行不经济。
由于板片导热热阻和污垢导热热阻变化较小,将其看作板式换热器固有的热工参数,而将可变性较大的流体表面传热系数看作影响总传热系数的主要因素。
在板式换热器运行过程中,表面传热系数的变化主要由流体流速变化引起,同时板式换热器的压降也主要与流体流速有关。
在此基础上,对提供的板式换热器热工试验数据进行研究,发现换热器的总传热系数、压降与冷热流体的流速存在定量关系,对这些试验数据进行回归拟合可得到总传热系数K、压降与冷热流体的流速的关联式。
海水源热泵原理
海水源热泵原理
海水源热泵是一种利用海水作为热源的热泵系统,其原理是利用海水中的温度差异,通过热泵循环系统,将低温的海水中的热量提取出来,经过压缩、膨胀等过程,提高温度,最终将热量传递到室内空气中,实现供暖或制冷。
海水源热泵系统由海水循环系统和热泵循环系统两部分组成。
海水循环系统通过管道将海水引入热泵系统,经过过滤、处理等工艺,保证海水的清洁和稳定性。
热泵循环系统则由压缩机、膨胀阀、蒸发器、冷凝器等组成,通过循环工作,将海水中的低温热量提取出来,压缩、膨胀等过程,提高温度,最终将热量传递到室内空气中。
海水源热泵系统具有以下优点:
1. 环保节能:利用海水作为热源,不会产生污染,且能够实现节能减排。
2. 稳定可靠:海水温度相对稳定,不会受到气候变化的影响,保证了系统的稳定性和可靠性。
3. 经济实用:海水源热泵系统的运行成本相对较低,且使用寿命长,具有良好的经济效益。
4. 多功能性:海水源热泵系统不仅可以供暖,还可以实现制冷、热水供应等多种功能,具有较高的综合利用价值。
总之,海水源热泵系统是一种环保、节能、稳定可靠、经济实用、多功能的热泵系统,具有广泛的应用前景。
海水源热泵技术
海水源热泵技术海水源热泵技术是一种利用海水能够稳定的温度来提供建筑物供热和供冷的技术。
它具有环保、高效、节能等优点,被广泛应用于各个领域。
本文将介绍海水源热泵技术的原理、特点以及应用案例,希望能够帮助读者更好地了解这一热泵技术。
一、海水源热泵技术的原理海水源热泵技术是利用海水中的热量进行供热和供冷的一种技术。
它通过水源热泵系统,利用海水中的热能,将海水的低温热能提升到适合建筑物供暖的温度,或者将海水中的热能排放到海水中,以实现建筑物的制冷效果。
海水源热泵技术的原理主要包括以下几个步骤:首先,通过水泵将海水抽入换热器中,海水在这里与工质进行热交换,工质通过蒸发和冷凝的过程吸收和释放热量。
然后,将吸热后的工质送入压缩机,进行压缩,使其温度升高。
最后,将高温高压的工质的热量传递给建筑物的供暖系统,实现热能的利用。
二、海水源热泵技术的特点海水源热泵技术具有以下几个特点:1. 环保节能:海水源热泵技术利用了海水的稳定温度来进行供热和供冷,无需燃烧化石燃料,降低了对环境的污染,同时也大大节约了能源的消耗。
2. 独立性强:海水源热泵技术不受季节、地域和气候的限制,可以在各种地理环境下运行,并且不受外界温度的影响,具有较高的稳定性。
3. 运行成本低:海水源热泵技术的运行成本较低,因为它所需的能源主要来自于海水中的热能,而非外界的电力或燃料。
4. 效果显著:海水源热泵技术可以实现冬季供暖和夏季制冷的双重效果,能够满足建筑物不同季节的需求。
5. 适用范围广:海水源热泵技术适用于各种建筑物,无论是商业楼宇、住宅小区还是工业用地都可以采用这种技术进行供热和供冷。
三、海水源热泵技术的应用案例海水源热泵技术已经在全球范围内得到了广泛应用,下面将介绍一些具体的应用案例。
1. 海洋温泉度假村:海洋温泉度假村位于海滨地区,利用海水源热泵技术进行供热和供冷。
通过海水源热泵系统,将海水中的热能转化为供暖系统所需的热量,为度假村的客房和公共区域提供舒适的室内温度。
海水源热泵在中央空调与热水系统中的应用[详细]
海水源热泵在中央空调与热水系统中的应用海水源是一项国家大力鼓励的环保节能型技术.它具有能效比高、经济、灵活的特点,而且具有供热、制冷、供应热水的功能.[2]我国的海水源热泵系统使用目前主要集中在沿海地带,可以充分利用当地海水资源.在本文中通过浙江省临海的一项商业中心项目,详细介绍了海水源热泵系统的经济效益以及节能环保作用.1、工程实例1.1工程概况本案例选取某商业中心进行分析.某商业中心是一栋集商业、办公、酒店、娱乐于一体的综合楼.主楼23层,其中裙楼3层,南楼17层,北楼14层.地下建筑面积7500m2,地上建筑面积80000m2.主楼设有公寓350套,南楼设有公寓180套,北楼设有公寓100套,对于地上建筑要求设置全年的舒适性的空调.1.2设计中参数使用设计中主要涉及的参数包括室外主要的气象参数夏季计算中的干球温度、湿球温度,室内的空气计算参数夏季温度和冬季温度,生活热水温度50℃到55℃,日平均用水量一般为1000t/d.其中干球温度Td=33℃,湿球温度Tw=28.5℃.室内夏季气温T=23℃~25℃,夏季气温T=20℃~25℃.[3]1.3空调冷热负荷估算1.3.1空调冷热负荷表11.3.2计算热水负荷整栋商业中心每天的热水需求量为1000t,温度53℃.根据公式(1)得热水负荷Q=1720KWQ=CM△t(1)其中,C—水比热;M—供应的热水质量;△t—热水冷水之温差1.3.3制冷设备的配置选用7台40STD-E1630HDB螺杆式海水源热泵机组.空调系统的总热负荷为5550kw.单台40STD-E1630HDB的制热量为1963.4kw,采用3台机组能够满足冬季使用要求.空调系统的总冷负荷为11200kw,单台40STD-E1630HDB的制冷量为1633.2kw,采用7台机组能够满足夏季使用要求.冷冻水的进出水温12℃/7℃,冷却用的海水进出水温分别为15℃/26℃,单台机组的热回收量是490kw,机组的热回收量为75%,7台机组在满负荷时刻回收2573kw.[4]1.4采用海水源热泵中央空调的优点海水源热泵中央空调具有以下优点:(1)节约能源.海水源属于可再生性能源,使用海水源可以大大节约能源;(2)节省土地资源.可以大大节省锅炉房、配套油库的占地;(3)保护环境.采用此方法多环境无污染;(4)节约水资源.利用海水,可以大大节省水资源的消耗;(5)大大节省资金.海水源热泵中央空调的运行成本只有传统的中央空调的60%左右.1.5可行性分析该系统由三部分构成,分别为主机系统、末端系统、水系统.本工程中采用的是满液式海水源中央空调系统.该系统以海水作为提取、存储能量的基本源体,然后凭借压缩机系统,耗费少量的电能,从而达到能量转换的目的,在转化过程中只提取海水中蕴藏的能量,不消耗海水质量,同时对海水无污染.该产品属于如今空调领域中能效值比较高的产品,费用也低于传统的采暖季供冷系统.该商业中心处于浙江,浙江冬季气温一般在5℃,采用传统的方法不能满足业主采暖供冷需求.该商业中心所处地区不宜打井,采用水源机组也不能满足要求.而且该地区海水资源丰富,利于海水源热泵空调系统的利用.综上,采用海水源热泵空调系统是可行的.[5]1.6经济性分析1.6.1初期投资比较海水源热泵空调系统初期投资额为1190万元,水冷螺杆式的冷水机组(包括燃油锅炉)初期投资额为1000万元.1.6.2运行中的费用比较(1)海水源热泵中央空调系统.海水源热泵中央空调系统冬季及夏季运行费用见表2备注:表中取制冷天数为180天,供暖天数为120天,每天制冷和供暖均为18小时.电价按0.95元/kwh计算.同理,计算出夏季用电估算费用为4600785元.热水运行费用按一年6个月计算,20.5%的时间在100%负荷耗电量为2551051.8kwh,79.5%的时间在75%负荷耗电量为1898364.6kwh,用电估算费用为2423499元.计算中取使用天数为180天,每天使用24小时,电价取0.95元/kwh 计算.(2)水冷螺杆式的冷水机组(包括燃油锅炉).水冷螺杆式的冷水机组空调运行费用选用参数与海水源热泵系统相同,制冷天数为180天,供暖天数为120天,每天制冷和供暖均为18小时.油价按4元/kg计算.得到的耗油估算费用为3863617元,夏季用电估算费用为5766087元,热水运行费用为7464280元1.7综合评价从海水源热泵中央空调系统与水冷螺杆式的冷水机组比较分析中,可以发现初期投资海水源热泵中央空调系统为1190万元,水冷螺杆式的冷水机组(包括燃油锅炉)为1000万元,运行期间海水源热泵中央空调系统冬季空调费用为2268486元,夏季空调费用为4600785元,热水系统费用为2423499元;水冷螺杆式的冷水机组(包括燃油锅炉)冬季空调费用为3863617元,夏季空调费用为5766087元,热水系统费用为7464280元.海水源热泵中央空调系统比水冷螺杆式的冷水机组(包括燃油锅炉)节约5901214元.总体上节约400多万元.证明了海水源热泵中央空调系统较水冷螺杆式的冷水机组(包括燃油锅炉)具有较好的经济效益,同时无污染,节能.2、小结通过对某商业中心实例分析可以发现,采用海水源热泵中央空调系统及热水系统具有较大的利润,能够使投资者的投资收益最大化.但是,此系统的应用受到地域限制,在前期的可行性论证中必须进行详细论证.。
海水源热泵的研究现状和发展趋势
海水源热泵的研究现状和发展趋势1.海水源热泵的概念和工作原理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。
2.国内外研究现状和发展趋势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。
我国第一个海水源热泵项目于2004年在青岛发电厂建成使用。
该厂总面积达1871平方米的职工食堂,成为我国第一个供热不需要煤炭、油料,只使用海水提供采暖的建筑。
此外,大连市星海假日酒店海水源热泵中央空调工程也已正式启动,此次海水源热泵中央空调将为4万平方米的建筑提供制冷和采暖,这在国内尚属首例。
日前,经过申报和专家评审等程序,大连市被国家选为全国唯一的水源热泵技术规模化应用示范城市,这标志着大连市今后将有望以海水为能源,进行室内空气的冷热调节。
水源热泵系统介绍(同名1358)
水源热泵系统介绍(同名1358)INTEODUCTION TO WATER-SOUECE HEAT PUMP SYSTEM一、水源热泵技术的概念和工作原理水源热泵技术是利用地球表面浅层水源如地下水、河流和湖泊中吸收的太阳能和地热能而形成的低位热能资源,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。
地球表面浅层水源如深度在1000米以内的地下水,地表的河流和湖泊和海洋中,吸收了太阳进入地球的相当的辐射能量,并且水源的温度一般都十分稳定。
水源热泵机组工作原理就是在夏季将建筑物中的热量转移到水源中,由于水源温度低,所以可以高效地带走热量,而冬季,则从水源中提取能量,由热泵原理通过空气或水作为载冷剂提升温度后送到建筑物中。
通常水源热泵消耗1KW的能量,用户可以得到4KW以上的热量或冷量。
水源热泵机组工作的原理示图如下:水源热泵根据对水源的利用方式的不同,可以分为闭式系统和开式系统两种。
闭式系统是指在水侧为一组闭式特循环的换热套管,该组套管一般水平或垂直埋于地下或湖水海水中,通过与地壤或海水换热来实现能量转移。
(其中埋于土壤中的系统又称土壤源热泵,埋于海水中的系统又称海水源热泵)。
开式系统是指从地下抽水或地表抽水后经过换热器直接排放的系统。
与锅炉(电、燃料)和空气源热泵的供热系统相比,水源热泵具明显的优势。
锅炉供热只能将90%~98%的电能或70~90%的燃料内能转化为热量,供用户使用,因此地源热泵要比电锅炉加热节省三分之二以上的电能,比燃料锅炉节省二分之一以上的能量,由于水源热泵的热源温度全年较为稳定,一般为10~25℃,其制冷、制热系数可达3.5~4.4,与传统的空气热源泵相比,要高出40%左右,其运行费用为普通中央空调的50~60%,因此,近十几年来,尤其是近五年来,水源热泵空调系统在北美如美国、加拿大及中北欧如瑞士、瑞典等国家取得了较快的发展,中国的水源热泵市场也日趋活跃,可以预计,该项技术将会成为21世纪最有效的供热和供冷空调技术。
海水源热泵原理
海水源热泵原理
海水源热泵是一种利用海水作为能源的空调系统。
它利用海水的恒定温度特点,通过换热器将海水中的热能转移到室内空气中,从而实现冷暖调节的目的。
海水源热泵的工作原理主要分为三个过程:蒸发器过程、压缩机过程和冷凝器过程。
首先是蒸发器过程,海水通过换热器进入蒸发器,与蒸发器内部的工质进行热交换。
在这个过程中,海水的热能传递给工质,使工质从液态变为气态。
接下来是压缩机过程,工质以气态形式进入压缩机,通过机械的压缩作用,使其温度和压力上升。
这样,工质的热能也随之增加。
最后是冷凝器过程,工质以高温高压的气态进入冷凝器,与室内空气进行换热。
在这个过程中,工质的热能传递给室内空气,使其升温。
同时,工质从气态变回液态。
通过这三个过程的循环,海水源热泵实现了从海水中提取热能,并将其转移到室内空气中。
这样,在夏季可以实现制冷效果,通过海水的冷却作用降低室内温度;在冬季可以实现供暖效果,通过海水的热能提升室内温度。
海水源热泵利用海水作为能源,不仅可持续利用,而且效率较高。
同时,由于海水具有大量的热容量,其温度相对稳定,能
够提供稳定的热能。
因此,海水源热泵在节能环保方面具有很大的优势。
总的来说,海水源热泵通过利用海水的恒定温度特点,将海水中的热能转移到室内空气中,实现冷暖调节。
它是一种高效节能的空调系统,具有广阔的应用前景。
浅谈发电厂的海水循环水源热泵系统
浅谈发电厂的海水循环水源热泵系统1 概述“海水循环水源热泵”是本文根据热泵系统所采用的热源形式而命名的。
顾名思义,“海水循环水源热泵”是以发电厂内海水循环水作为热源的水源热泵系统,此系统利用了发电厂海水循环水系统的现有设备及取水条件,夏季利用进凝汽器前低温水,冬季利用凝汽器后的温排水,不仅克服了海水源热泵取排水费用高的弊端,将此种高效、节能、环保的能源利用方案引入电厂空调系统,更可将冬季凝汽器温排水中的低品质废热提取出来用于空调系统,实现了对凝汽器温排水能量的再利用。
本文对以“海水循环水源热泵”作为发电厂中空调冷(热)源的应用进行一些分析和探讨。
2 系统介绍为方便直观表述,本文引用了国内东北部沿海某厂址的实际条件,对“海水循环水源热泵”进行了方案拟定,并进行相关分析。
2.1 厂址条件2.1.1 厂址气象条件:冬季空气调节室外计算温度为-9℃夏季空气调节室外计算温度30.7℃日平均温度≤+5℃的天数112天2.1.2 厂址海水条件:历年(1991~2007年)最高水温27.3℃历年(1991~2007年)月平均最高水温23.8℃夏季制冷工况热源侧月平均水温在18.73℃~22.96℃间历年(1991~2007年)最低水温0.35℃历年(1991~2007年)月平均最低水温2.02℃冬季制热工况热源侧月平均水温在2.61℃~7.87℃间2.2 系统方案“海水循环水源热泵”系统为本厂址工程厂前区行政办公楼、多功能中心、职工餐厅、招待所、值班宿舍及厂区集控楼、生产办公楼、精密仪器库、继电通讯楼的空调设备提供冷冻水(t=7/12℃)及热水(t=45/40℃)。
“海水循环水源热泵”系统的用户侧采用一次泵变流量方案,系统流量随用户负荷改变,系统变流量依据为末端空调用户压差。
系统采用变频调速(自动恒压)装置补水定压,补水接自除盐水管。
用户侧设备由:2台海水源热泵机组,单台名义制冷量1002kW、输入功率162kW,制热量1190kW、输入功率225kW;3台变频循环水泵,两用一备,单台设计工作点流量172m3/h,设计工作点扬程55m,输入功率30kW;1套变频调速(自动恒压)装置;1个补充水箱组成。
海水源热泵介绍
海水源热泵介绍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。
海水吸收了太阳进入地球的相当的辐射能量,而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。
海水源热泵机组的最大优势在于对资源的高效利用,但是由于海水的腐蚀性和冬季北方地区海水温度过低等原因,导致海水源热泵虽然理论上经济可行,但是在实际运行过程中却很难发挥出其节能的优势。
下面就海水源热泵的缺点进行分析1、实施范围受限:其实施条件是:建筑必须近距离地临海;海水受潮汐影响有涨有落,取水点也受到一定的限制。
2、海水源热泵投资高:海水源热泵的成本,由于增加了直接与海水接触的设备管道的耐腐蚀投资,造价升幅较多;其次,在海水进口侧需增加一些防泥沙、微生物、管道寄生物(如海藻、扇贝)等设施;此外,由于冬季运行时,往往是在大流量小温差的状态下,除了因水泵、管道等设施的口径增加而造成的初始投资加大外,由此而增加的水泵运行费用也不容忽视。
以青岛奥帆媒体中心为例,媒体中心的建筑面积为8138平方米,其中海水源技术系统投资为576万元(700元/平方米),比传统空调投资多出150万元(约200元/平方米)。
3、设备的使用寿命周期有待检验:由于海水的腐蚀性和海浪的波动性,直接与海水接触的设备管道的使用寿命将会受到很大影响,其更换周期可能会缩短。
同时海水源热泵检修维护亦不方便。
4、水源系统方面:水源系统的取水量、取水温度、水质和供水稳定性是影响水源热泵系统运行效果的重要因素。
就水源取水方面来说:供回水口位置的优化选择问题亟待研究,以指导实际工程上敷设供回水管道。
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海水源热泵以海水作为冷热源,为沿海城市的用户解决供冷、供热问题。
热泵用逆卡诺原理,以极少的电能,吸收海水中大量的低温热能。
1824年法国科学家卡诺发表卡诺循环理论,成为热泵技术的起源。
1850年英国科学家开尔文提出将逆卡诺循环用于加热的热泵设想。
热泵的理论起源于十九世纪早期法国科学家萨迪.卡诺,卡诺在1824年首次以论文提出”卡诺循环”理论,30年后,英国科学家开尔文于1850年初提出:冷冻装置可以用于加热,之后许多科学家和工程师对热泵进行了大量研究,研究持续80年之久。
1 912年瑞士的苏黎世成功安装一套以河水作为低位热源的热泵设备用于供暖,这是早期的水源热泵系统,也是世界上第一套热泵系统。
热泵工业在20世纪40年代到50年代早期得到迅速发展,家用热泵和工业建筑用的热泵开始进入市场,热泵进入了早期发展阶段。
21 世纪,随着”能源危机“出现,燃油价格忽升,经过改进发展成熟的热泵以其高效回收低温环境热能,节能环保的特点,重新登上历史舞台,成为当前最有价值的新能源科技。
作为自然界的现象,正如水由高处流向低处那样,热量也总是从高温区流向低温区。
但人们可以创造机器,如同把水从低处提升到高处而采用水泵那样,采用热泵可以把热量从低温抽吸到高温。
所以热泵实质上是一种热量提升装置。
海水源热泵是一种利用海水资源的既可供热又可制冷
的高效节能空调系统。
海水源热泵通过输入少量的高品位能源 ( 电能) , 实现低温位热能向高温位热能转移。
热泵机
组的能量流动是利用其所消耗的能量( 电能) 将吸取的全
部热能 ( 电能+吸取的热能)一起排输至高温热源。
与大气环境相比,海水冬暖夏凉并具有明显的滞后性,即当冬季天气最冷时,海水温度并不是最低,而当夏季天气最热时,海水温度也不是最高。
所以海水具有在夏天可作为冷源,冬季作为热源的特点。
海水源热泵技术就是利用了海水的这一特点。
海水源热泵技术,被称之为21世纪的绿色空调技术。
其显著特点是“高效,节能,环保”。
采用海水源热泵为建
筑物供热可以大大降低一次能源的消耗。
通常我们通过直接燃烧矿物燃料 ( 煤、石油、天然气) 产生热量, 并通过若
干个换热环节最终为建筑供热。
在锅炉和供热管线没有热损失的理想情况下, 一次能源利用率 ( 即为建筑物供热的热
量与燃料发热量之比) 最高可为 100%。
但是, 燃烧矿物燃
料通常可产生 1 500~1 800 ℃的高温, 是高品位的热能,
而建筑供热最终需要的是 20~25 ℃的低品位的热能; 直接
燃烧矿物燃料为建筑供热意味着大量可用能的损失。
如果先利用燃烧燃料产生的高温热能发电, 然后利用电能驱动海
水源热泵从海水中吸收低品位的热能, 适当提高温度再向
建筑供热, 就可以充分利用燃料中的高品位能量, 大大降
低用于供热的一次能源消耗。
供热用海水源热泵的性能系数, 即供热量与消耗的电能之比, 现在可达到 3~4; 火力发电
站的效率可达 35%~58% ( 高值为燃气联合循环电站) 。
采用燃料发电再用热泵供热的方式, 在现有的先进技术条件下一次能源利用率可以达到200%以上。
因此, 采用海水源热泵技术为建筑物供热可大大降低供热的燃料消耗, 不仅节能,而且也大大降低了燃烧矿物燃料而引起的 CO2和其他污染物的排放。
热泵的工作原理和家用空调、电冰箱等的工作原理基本相同。
在冬季供暖时热泵机组以海水为吸热源,工质(制冷剂)在蒸发器中吸取低温热源水的热量蒸发,经压缩机压缩成高温高压的过热蒸汽,然后进入冷凝器内释放热量来加热系统循环水,制取热水送入空调房间达到制热目的。
在夏季制冷时热泵机纽以海水为排热源,工质(制冷剂)在蒸发器中吸取空调房间来的系统循环水的热量而蒸发,制取冷水送入空调房间达到制冷目的,工质再经压缩机压缩成高温高压的过热蒸汽,然后进入冷凝器,把热量释放到低温热源水中。
工作原理如图6:
吸收的海水热量3kW(75%) 消耗的电能1kW(25%) 热泵机组性能系数=4 供热量4kW (100%) 图5 能量流动图
1压缩机 2冷凝器 3角阀 4干燥过滤器
5视液镜 6电磁阀 7膨胀阀 8蒸发器
产品介绍
产品结构如图7所示,主要包括1压缩机、2蒸发器、3电控设备、4冷凝器及其他附属设备等五大主要部分。
产品采用的最新技术
(1)涡旋式压缩机替代活塞式压缩机
传统热泵主要采用活塞式压缩机, 而活塞式压缩机由
图7 产品结构图
图 6 工作原理
于其传动机构多, 易损件多, 故其效率低下。
然而涡旋式压缩机不但在零部件上比活塞式压缩机少 68% , 而且还改善了热力循环, 消除了吸排气阀损耗, 同时在本身结构上进
行改进, 采用了轴向和径向柔性密封, 并采用了喷液冷却
技术, 提高了容积效率。
从而使得空气源热泵机组制冷季节性能系数提高了17%~ 18%, 供热季节性能系数提高了13%~ 19%。
(2)变频调速技术
安装变频调速装置之后, 可以使机组出力和供热(供冷)负荷相匹配, 使机器在全年运行中始终处于较高的效率范
围内。
故使得热泵供冷季节性能系数 SEER 达到 14.6~16.0, 供热季节性能系数 HSPF 达到 9.0~ 10.2。
(3)改进换热器的结构与表面性能
由于空气源热泵空调器先天的缺陷, 在寒冷地区运行
时室外换热器经常处于结露、结霜工况下运行, 从而使室外换热器换热性差, 热阻增大, 风阻也增大, 影响了热泵
机组冬季运行状况, 使得热泵供热能力急剧下降, 甚至会
出现保护停机。
因此, 通过开发出特殊形状翅片以及翅片表面进行亲水膜处理, 使换热器工作状况得到很大改善, 增
强了换热器的换热性能, 从而提高了热泵供热的 COP, 也
延长了热泵的除霜周期, 节约了能源。
产品未来换代
第一代产品——采用传统的热泵制作工艺与其工作原理,机组主要有压缩机、冷凝器、蒸发器三大部分组成。
但
考虑到海水的腐蚀性,需要在海边建立换热站,以减少对机组的伤害。
海水抽入换热站,通过换热器把热量传给普通介质,然后由介质流入热泵机组,进行供暖制冷工作。
第二代产品——热泵产品的效率部分取决于换热催化剂。
先前使用的主要是R134a、R22等介质,虽然目前热泵的工作效率已经达到200%-400%了,但如果研发出更好的催化剂,我们相信产品的品质会实现质的飞跃。
第三代产品——由于前期产品需要在海边建立换热站,所以我们三代产品主要是研发出高效且价格适中的材料,由其构建机组的核心换热部分。
通过取消海边换热站来降低产品的投入成本,以提高竞争力。
第四代产品——此前产品都是应用于大型的建筑或住宅。
所以我们的四代产品将向小型化发展,以求适应更大的市场,提高公司的适应力。