海水源熱泵空調(diào)系統(tǒng)形式探討

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1、摘要：海水源熱泵空調(diào)系統(tǒng)由于其能夠利用蘊(yùn)藏在海水中的巨大熱能資源，近年來在許多沿海城市，正逐漸受到人們越來越多地關(guān)注。本文主要針對可同時為多棟建筑供冷/熱的海水源熱泵空調(diào)系統(tǒng)的具體應(yīng)用形式進(jìn)行討論，提出按熱泵機(jī)組的設(shè)置地點(diǎn)不同而分為集中、分散和雙級耦合式三種方式，并同時討論了各種方式在冬、夏季的可能運(yùn)行方式，總結(jié)各自的優(yōu)缺點(diǎn)，為海水源熱泵空調(diào)系統(tǒng)的具體實施及更深入地研究提供參考。關(guān)鍵詞：海水源熱泵熱泵空調(diào)集中供冷供熱1引言　　目前，能源問題已成為舉世關(guān)注的焦點(diǎn)。我國是能源消費(fèi)大國，建筑能耗占到全國總能耗的近四分之一;因此，節(jié)能以及可再生能源的利用就成為研究重點(diǎn)。我國海岸線較

2、長，一些沿海城市已開始計劃利用海水源熱泵空調(diào)系統(tǒng)為建筑提供冷、熱源，以節(jié)約能源，減小污染，服務(wù)于生態(tài)城市的建設(shè)。本文將主要針對海水源熱泵空調(diào)系統(tǒng)的具體應(yīng)用形式及特點(diǎn)進(jìn)行討論，旨在為有關(guān)工程的具體實施方案和運(yùn)行管理提供參考?！　?海水源熱泵空調(diào)系統(tǒng)概述　　海水源熱泵空調(diào)系統(tǒng)就是利用海水做為熱源或熱匯，并通過熱泵機(jī)組，加熱熱媒或冷卻冷媒，最終為建筑提供熱量或冷量的系統(tǒng)。海水中所蘊(yùn)含的熱能是典型的可再生能源，因此，海水源熱泵空調(diào)系統(tǒng)也是可再生能源的一種利用方式，是一種具有節(jié)能、環(huán)保意義的綠色供熱空調(diào)系統(tǒng)?！　【薮蟮暮Ｃ鏁r刻接受太陽的輻射，并受大洋環(huán)流，海域周圍具體氣候條件的影響，

3、故海水溫度數(shù)值會因地、因時而異。為盡量提高海水源熱泵空調(diào)系統(tǒng)的供熱/冷的效率以及整個系統(tǒng)的經(jīng)濟(jì)性，有必要研究在不同的海水資源條件下，為滿足熱用戶的需求，可供選擇的各種海水源熱泵空調(diào)系統(tǒng)形式及其運(yùn)行模式?！　?海水源熱泵空調(diào)系統(tǒng)形式　　本文所討論的海水源熱泵空調(diào)系統(tǒng)是指能夠同時為多棟建筑提供冷/熱源的系統(tǒng)。海水源熱泵空調(diào)系統(tǒng)可以從多個角度進(jìn)行分類，這里只討論按海水熱泵機(jī)組的設(shè)置地點(diǎn)不同而進(jìn)行的分類，可以分成三大類：　　3.1集中式海水熱泵空調(diào)系統(tǒng)　　所謂集中式海水熱泵空調(diào)系統(tǒng)，就是將所有的海水熱泵機(jī)組集中起來設(shè)置于統(tǒng)一的熱泵機(jī)房內(nèi)(熱泵機(jī)房根據(jù)需要可設(shè)置于海邊或用戶區(qū)域附近)

4、，制備的冷/熱水通過小區(qū)外網(wǎng)輸送至各用戶，如圖1所示，故也可稱之為海水熱泵集中供冷供熱系統(tǒng)?！　?.1.1冬季系統(tǒng)運(yùn)行模式分析　　(1)集中熱泵站將網(wǎng)路回水直接加熱至用戶所需的溫度后(如60/50℃的供回水溫度)，依次輸送給各熱用戶，用戶與外網(wǎng)采用無混合裝置的直接連接方式?！　?2)集中熱泵站將網(wǎng)路回水加熱至比用戶實際所需的供水溫度略高后送出(如65/50℃的供回水溫度)，用戶與網(wǎng)路可采用有混合水泵的直接連接方式(如圖2所示)。與前一種方式相比，它雖然因網(wǎng)路供水溫度略有升高而使得熱泵機(jī)組的COP值略低，但此時網(wǎng)路的循環(huán)水泵因不必考慮最不利環(huán)路的末端用戶阻力損失，揚(yáng)程有所下降

5、;同時，由于網(wǎng)路供回水溫差的增大，還使得輸送同樣能量的網(wǎng)路循環(huán)水量減少，從而節(jié)約水泵的輸送能耗;另外，還可減少熱源近端用戶因節(jié)流而帶來的能量損耗。還有一點(diǎn)值得注意的是，此種網(wǎng)路運(yùn)行方式，還允許用戶根據(jù)自身需要在一定范圍內(nèi)調(diào)整自己的供水溫度，比前一種方式具有更大的靈活性?！　D1集中式海水熱泵空調(diào)系統(tǒng)　　　　　　　　　　　圖2有混合水泵的直接連接　　3.1.2夏季系統(tǒng)運(yùn)行模式分析　　(1)集中熱泵站直接制備各用戶夏季實際所需的冷凍水(如7/12℃的冷凍水)后，依次輸送給各用戶，用戶與外網(wǎng)采用無混合裝置的直接連接方式?！　?2)集中熱泵站制備比用戶實際所需略低的冷凍水(如5/1

6、2℃的冷凍水)，再輸送給各用戶，同樣，此時用戶與網(wǎng)路可采用裝有混合水泵的直接連接方式。此種運(yùn)行方式所具有的特點(diǎn)與前面冬季時對應(yīng)的情況相同，不再重復(fù)?！　?.1.3集中式海水熱泵空調(diào)系統(tǒng)的優(yōu)勢分析　　與目前通常采用的各建筑單獨(dú)設(shè)置電制冷機(jī)組制冷和鍋爐房熱水供暖的方式相比，此種系統(tǒng)主要有如下方面的優(yōu)勢：　　(1)可以充分利用各用戶負(fù)荷分布多樣性特點(diǎn)(即并非所有的用戶都在同一時刻達(dá)到峰值負(fù)荷)，減少設(shè)備的總裝機(jī)容量，也有利于降低自身的初投資?！　?2)大型熱泵機(jī)組的COP值比小型機(jī)組的要高(一些具體數(shù)值可參見[1])，提高了能量利用效率?！　?3)雖然熱泵機(jī)組通常仍需要用電實現(xiàn)制

7、冷/熱，但由于它在一年的大部分時間里都在較高的COP值下運(yùn)行，仍然具有節(jié)能優(yōu)勢(類似的計算分析參見[2])，這也是海水熱泵空調(diào)系統(tǒng)之所以受到關(guān)注的一個重要原因?！　?4)各用戶內(nèi)的冷熱源機(jī)房，以及位于室外的冷卻塔都可以取消，這樣既節(jié)省了許多寶貴的建筑面積，增加了業(yè)主的收益，又可以減輕由設(shè)備的布置而給結(jié)構(gòu)專業(yè)帶來的設(shè)計負(fù)擔(dān)，和降低結(jié)構(gòu)施工的成本;同時，也消除了由這些設(shè)備所產(chǎn)生的噪聲;另外，取消了通常置于樓頂?shù)睦鋮s塔后，美化了建筑的外觀，使屋頂綠化的方案更容易實現(xiàn)?！　?5)由于大量使用海水，故可節(jié)約有限的淡水資源。淡