淺析海水源熱泵【文獻(xiàn)綜述】

1、<p><b>　　畢業(yè)設(shè)計(jì)文獻(xiàn)綜述</b></p><p><b>　　建筑環(huán)境與設(shè)備工程</b></p><p><b>　　淺析海水源熱泵</b></p><p>　　[前言]隨著水源熱泵技術(shù)的不斷發(fā)展，地下水、井水等作為低位熱源的熱泵技術(shù)在工程中得到廣泛的運(yùn)用，并且取得了良好的效果，

2、但對于海水作為熱泵熱源的研究國內(nèi)尚缺乏實(shí)驗(yàn)依據(jù)，就其對于沿海城市來說，海洋是個(gè)天然的、巨大的冷熱源。因此。海水熱源在這些地區(qū)的應(yīng)用具有廣泛的發(fā)展前景，使這些地區(qū)能就地取材，充分利用天然的、潔凈的、可再生的資源來取代原有的一次能源。對于浙江沿海屬于2地區(qū)，冷負(fù)荷大于熱負(fù)荷，沿海海水溫度適宜，應(yīng)用海水源熱泵具有較大的節(jié)能潛力。海水源人泵應(yīng)用的關(guān)鍵技術(shù)已經(jīng)有了較為成熟的解決方案。海水源熱泵技術(shù)對于舟山等地來說是一個(gè)既節(jié)能環(huán)保又能就地取材的方便

3、的熱泵技術(shù)，所以我們選用熱泵的首要選擇就是海水源熱泵[1]。</p><p>　　[摘要]浙江作為沿海的經(jīng)濟(jì)大省，能源短缺一直制約經(jīng)濟(jì)發(fā)展的主要因素之一。海水源熱泵在浙江省沿海地區(qū)應(yīng)用具有得天獨(dú)厚的優(yōu)勢，正確合理地開發(fā)將對全省的節(jié)能減排做出較大的貢獻(xiàn)，但該技術(shù)應(yīng)用一直以來發(fā)展緩慢，究其原因主要是對該技術(shù)缺乏了解，政府配套政策不完善。本文對于海水源熱泵的可行性進(jìn)行了闡述。</p><p>　

4、　[關(guān)鍵詞]海水；熱泵；冷負(fù)荷；熱負(fù)荷；節(jié)能</p><p>　　1.海水源熱泵的原理</p><p>　　海水源熱泵屬于地源熱泵空調(diào)技術(shù)的一種，海水源熱泵屬于地源熱泵空調(diào)技術(shù)中的一種是利用海水中蘊(yùn)藏的低品位可再生能源，通過熱泵技術(shù)實(shí)現(xiàn)低位熱能向高位熱能轉(zhuǎn)移的一種技術(shù)。它借助壓縮機(jī)系統(tǒng)，消耗少量電能，在冬季把存于海水中的低品位能量“取”出來,給建筑物供熱;夏季則把建筑物內(nèi)的能量“取”出來釋

5、放到海水中，以達(dá)到調(diào)節(jié)室內(nèi)溫度的目的，見圖1。因海水溫度具有波動(dòng)小、夏天低于空氣溫度、冬天高于空氣溫度的良好特性，相比常規(guī)空調(diào)具有高效、節(jié)能、環(huán)保的獨(dú)特優(yōu)勢[2]。</p><p>　　2.海水源熱泵的研究背景</p><p><b>　　2.1相關(guān)政策引導(dǎo)</b></p><p>　　鑒于海水源熱泵技術(shù)的節(jié)能環(huán)保特點(diǎn)，國家建設(shè)部和財(cái)政部于20

6、06年8月共同印發(fā)的《關(guān)于推進(jìn)可再生能源在建筑中應(yīng)用的實(shí)施意見》中，將沿海地區(qū)利用海水源熱泵技術(shù)供熱、制冷列為重點(diǎn)支持的技術(shù)領(lǐng)域。2008年10月1日起施行的《民用建筑節(jié)能條例》第四條規(guī)定:國家鼓勵(lì)和扶持在新建建筑和既有建筑節(jié)能改造中采用太陽能、地?zé)崮艿瓤稍偕茉础?006年6月，大連市被國家建設(shè)部確定為全國唯一的海水源熱泵示范城市，并給予相應(yīng)的財(cái)政補(bǔ)助支持。浙江省“十一五”節(jié)能專項(xiàng)規(guī)劃中也明確指出:要大力開展包括海水源熱泵等可再生能源

7、技術(shù)應(yīng)用示范，推進(jìn)建筑與可再生能源一體化進(jìn)程，現(xiàn)正在著手制定包括海水源熱泵在內(nèi)的100萬m2地源熱泵實(shí)施方案[3]。</p><p>　　2.2國內(nèi)外應(yīng)用發(fā)展現(xiàn)狀</p><p>　　國外對海水源熱泵的研究應(yīng)用起于20世紀(jì)80年代,基本分為深海水冷卻和熱泵供冷/供熱兩種應(yīng)用模式，基于投資回報(bào)的考慮,典型項(xiàng)目一般為大型區(qū)域供冷/供熱。國內(nèi)示范項(xiàng)目始于2004年,集中在環(huán)渤海幾個(gè)城市，主要在解

8、決冬季供暖上體現(xiàn)了較強(qiáng)的優(yōu)勢,起初示范項(xiàng)目普遍偏小，近年來應(yīng)用的區(qū)域和規(guī)模有迅速擴(kuò)大的趨勢。據(jù)了解，浙江有少量項(xiàng)目曾考慮使用海水源熱泵技術(shù),但因種種原因最終未能實(shí)施,至今省內(nèi)海水源熱泵示范項(xiàng)目仍為空白[4]。</p><p>　　3.浙江省沿海海水源熱泵應(yīng)用基礎(chǔ)條件</p><p>　　3.1浙江沿海水文條件概況</p><p>　　浙江省地處中國東南沿海長江三角洲

9、南翼，東臨東海，具有豐富的海水資源，大陸海岸線和海島岸線長達(dá)6500 km，占全國海岸線總長的20.3%，海岸線上分布著寧波、舟山、臺州、溫州等經(jīng)濟(jì)發(fā)達(dá)城市。浙江省沿海屬亞熱帶季風(fēng)氣候，四季分明，光照充足。年平均氣溫15℃～18℃，極端最高氣溫33℃～43℃，極端最低氣溫-2.2℃～-17.4℃，無霜期約270d。環(huán)黃、渤海北方沿海地區(qū)由于冬季水溫偏低，會(huì)導(dǎo)致制熱能力不足并需要增加輔助供熱措施;南海沿海地區(qū)全年只有制冷需求，而水溫大部分

10、時(shí)間偏高，難于體現(xiàn)節(jié)能優(yōu)勢。只有東海海水溫度同時(shí)滿足了浙江夏熱冬冷地區(qū)冬季制熱和夏季制冷的要求，非常適宜作為海水源熱泵的冷熱源，特別是舟山、浙中、浙南地區(qū)海水全年最低溫度大于10℃，甚至達(dá)到15℃以上，具有優(yōu)于其他地區(qū)使用海水源熱泵得天獨(dú)厚的優(yōu)勢[5]。</p><p>　　3.2浙江沿海建筑概況</p><p>　　浙江沿海分布著寧波、舟山、臺州、溫州等大中型城市，據(jù)統(tǒng)，2008年以前四

11、城市既有大型公共建筑共約1.4億m2，以后每年新增大型公共建筑約460萬m2。有學(xué)者研究認(rèn)為，當(dāng)海水輸送距離超過2km以上，由于海水輸送能耗的增加，海水源熱泵將不再具有節(jié)能優(yōu)勢。據(jù)調(diào)查統(tǒng)計(jì)，沿海2km范圍內(nèi)建筑占上述沿海城市全部建筑面積約8%。即截至2008年，我省沿海2km范圍內(nèi)既有公共建筑面積約為1120萬m2，2008年后每年新增約40萬m2。海水源熱泵同樣適用于有供冷、供熱需求的各類工業(yè)建筑，另據(jù)調(diào)查統(tǒng)計(jì)，上述沿海城市沿海2km

12、范圍內(nèi)有工藝性空調(diào)需求的各類工業(yè)建筑面積約為250萬m2，2008年后每年新增約18萬m2[6]。</p><p>　　4.海水源熱泵的技術(shù)關(guān)鍵技術(shù)分析</p><p>　　4. 1取水裝置形式</p><p>　　海水取水裝置大致可分為海灘井取水、深海取水、淺海取水三大類。通常，海灘井取水水質(zhì)較好，但取水量受地下滲透性影響較大，初投資和占地面積也較大；深海取水水質(zhì)

13、次之，適合于海床比較陡峭，離岸50 m內(nèi)海水深度能達(dá)到35m的場合使用，同樣初投資較大；淺海取水因其投資少、適用性強(qiáng)，是普遍被采用的取水方式，又可細(xì)分為海岸式、海島式、海床式、引水渠式、潮汐式等，受篇幅所限，在此不贅述[7] [8]。</p><p>　　4.2海水腐蝕性及防腐對策</p><p>　　預(yù)防海水腐蝕主要采用提高金屬材料的耐腐蝕性能、降低海水通過金屬設(shè)備時(shí)的水流速度、使用耐腐

14、蝕材料隔離海水與金屬材料等措施。目前國內(nèi)已成功開發(fā)出專用的海水源熱泵機(jī)組、鈦板換熱器、海水泵、高密度聚乙烯HDPE海水輸送管等材料和設(shè)備，基本可達(dá)到與建筑同壽命，可滿足海水源熱泵的工程需要。</p><p><b>　　4.3海水祛藻技術(shù)</b></p><p>　　對于海生物的祛除通常采用物理方法和化學(xué)方法，化學(xué)方法包括添加化學(xué)藥劑、防污漆法以及電解防污技術(shù)等，物理

15、方法包括生物溶菌、機(jī)械清理以及人工清理。一般系統(tǒng)需設(shè)置備用設(shè)備和管路，以提高安全性，在不影響運(yùn)行的前提下，輪流對設(shè)備進(jìn)行定期清洗處理。目前海水綜合利用中的海水淡化、火力發(fā)電廠海水冷卻等均有大量成功的經(jīng)驗(yàn)，其取水裝置設(shè)計(jì)。</p><p>　　4.4海水源熱泵環(huán)境影響評估</p><p>　　一般來說，海水源熱泵只與海水進(jìn)行了熱量的交換，并未與海水進(jìn)行質(zhì)的交換，環(huán)境影響評價(jià)集中于海水溫度變化

16、對海洋環(huán)境的影響。國內(nèi)曾對熱電廠冷卻取泄水系統(tǒng)引起的海洋環(huán)境變化做了大量研究，這些研究結(jié)果表明，當(dāng)取水溫升8℃，水流量不超過60m3/s的情況下，由于海水存在海潮，具有較強(qiáng)的流動(dòng)性，溫排水對海洋環(huán)境影響很。另有研究表明，海水源熱泵工程溫排水量為電廠溫排水量的十分之一左右，夏季空調(diào)系統(tǒng)運(yùn)行造成海水溫升在一定范圍內(nèi)為0.3℃左右，滿足國家海水一類排放標(biāo)準(zhǔn)。由此可見，只要在建造前經(jīng)過合理的設(shè)計(jì)和評估，在實(shí)際運(yùn)行中對環(huán)境的影響都可以降低到標(biāo)準(zhǔn)或

17、者規(guī)范要求的范圍內(nèi)[9]。</p><p>　　5.海水源熱泵在空調(diào)方面的應(yīng)用</p><p>　　海水源熱泵是適應(yīng)創(chuàng)建資源節(jié)約型、環(huán)境友好型社會(huì)的要求而發(fā)展的一種新興集供暖/制冷于一體的空調(diào)系統(tǒng)。以水源熱泵技術(shù)供熱/制冷主要是利用大型熱泵對事先抽取的海水進(jìn)行處理將其中的熱量提取出來，用于供熱和制冷并將能量通過城市原有的供熱/制冷系統(tǒng)輸送到戶這就完成了原先需要用煤作為燃料才能完成的供熱過程

18、。冬天，大型熱泵可以被用來進(jìn)行區(qū)域內(nèi)的集中供熱/夏天，大型熱泵依靠類似的原理又可完成以海水為能源的制冷供冷過程。水源熱泵由電力驅(qū)動(dòng)，由于其發(fā)熱效率為電力消耗的3倍，加上它同時(shí)可以制冷，能源轉(zhuǎn)換效率會(huì)進(jìn)一步提高。采用的閉式海水源熱泵系統(tǒng)，其海水換熱器是由一定長度的塑料管圈成盤狀的換熱器，盤管換熱器放于大海中,熱泵機(jī)組的循環(huán)水!熱泵工況時(shí)為冷媒水，制冷工況為冷卻水?在盤管內(nèi)流動(dòng)盤管換熱器利用管內(nèi)外液體的溫差進(jìn)行換熱[10]。</p&g

19、t;<p><b>　　結(jié)論</b></p><p>　　對于我們沿海城市來說海水源熱泵具有得天獨(dú)厚的優(yōu)勢，它既能讓我們節(jié)約能源保護(hù)環(huán)境又方便我們?nèi)∮?，雖然現(xiàn)在的我們的技術(shù)還不是那么純熟但是我相信海水源熱泵將會(huì)是我們沿海城市未來的首要選擇。</p><p><b>　　參考文獻(xiàn)</b></p><p>　　[

20、1]胡松濤，張莉. 《淺談海水源熱泵》. 青島理工大學(xué)，2005：207-210.</p><p>　　[2]王大方，苗潤卿，等. 《淺析海水源熱泵技術(shù)的研發(fā)與應(yīng)用》.城市建設(shè)，2010（5）：48-51.</p><p>　　[3]胡松濤，張莉，王剛. 《海水源熱泵空調(diào)系統(tǒng)的應(yīng)用與運(yùn)行特性研究》. 青島理工大學(xué)，2010：226-231.</p><p>　　[4

21、]胡松濤，張莉，王剛. 《海水源熱泵空調(diào)系統(tǒng)的工程應(yīng)用》. 青島理工大學(xué)，2010：24.</p><p>　　[5]王建奎，李海波，等. 《浙江沿海海水源熱泵技術(shù)應(yīng)用可行性研究》.浙江建筑，2010（1）：50-53.</p><p>　　[6] McKinney D ,Miclea P. Use of CFD to estimate airflow through PSDs Durin

22、g train dwell[C]ΠΠProceedings of the 11th InternationalSymposiumon Aerodynamics and Ventilationof Vehicle TunnelLuzernSwitzerlandBHR Group Limited ,2003 :631～641. </p><p>　　[7]王生輝，潘獻(xiàn)輝，趙河立，等. 《海水淡化取水工程及設(shè)計(jì)要點(diǎn)》

23、.中國給水排水，2009：98-101.</p><p>　　[8]史學(xué)增，葛斌，王偉勇.《海水源空調(diào)熱泵船舶應(yīng)用前景研究》.機(jī)電設(shè)備，2008：4-8.</p><p>　　[9]王建奎，李海波，宋靜，等. 《浙江沿海海水源熱泵技術(shù)應(yīng)用可行性研究》.浙江建筑，2010：50-53.</p><p>　　[10]李萍，郝斌. 《海水源熱泵應(yīng)用典范海水源熱泵應(yīng)用典范》