海水源熱泵工程案例

1、海水源熱泵的現(xiàn)狀及工程案例1、國內(nèi)外研究現(xiàn)狀和發(fā)展趨勢(shì) 國外有很多應(yīng)用海水做熱泵冷熱源的實(shí)例。如 20 世紀(jì) 70年代初建成的悉 尼歌劇院，日本 20世紀(jì) 90 年代初建成的大阪南港宇宙廣場區(qū)域供熱供冷工程， 利用海水為23300kW的熱泵提供冷熱源。北歐諸國在利用海水熱源方面具有豐富 的實(shí)踐經(jīng)驗(yàn)，其中瑞典就是一個(gè)典型應(yīng)用海水源熱泵集中供冷/ 暖的國家。瑞典首都斯德哥爾摩建設(shè)了總能力為180MW勺世界上最大的海水熱泵站，用于區(qū)域供 熱，占城市中心網(wǎng)輸送總量的60%熱泵站由6臺(tái)供熱能力為30MW臺(tái)熱泵機(jī)組 組成， 1984-1986 年調(diào)試完成，投入運(yùn)行。我國第一個(gè)海水源熱泵項(xiàng)目于 2004年在

2、青島發(fā)電廠建成使用。 該廠總面積 達(dá) 1871 平方米的職工食堂，成為我國第一個(gè)供熱不需要煤炭、油料，只使用海 水提供采暖的建筑。 此外，大連市星海假日酒店海水源熱泵中央空調(diào)工程也已正 式啟動(dòng)，此次海水源熱泵中央空調(diào)將為 4萬平方米的建筑提供制冷和采暖。日前，經(jīng)過申報(bào)和專家評(píng)審等程序，大連市被國家選為全國唯一的水源熱 泵技術(shù)規(guī)模化應(yīng)用示范城市， 這標(biāo)志著大連市今后將有望以海水為能源， 進(jìn)行室 內(nèi)空氣的冷熱調(diào)節(jié)。日照港青島千禧龍花園居民小區(qū) 7.2 萬平米，冬夏收費(fèi)標(biāo)準(zhǔn) 22元/平方米， 青島的采暖標(biāo)準(zhǔn) 30.4 元/ 平方米；青島海天大酒店周圍海水源熱泵區(qū)域供熱供冷 站。和瑞典AF公司合作，承

3、擔(dān)山東路以西約100萬平方米的區(qū)域供熱供冷站作 更深一步的可研。小港灣和記黃埔 93萬平方米已確定用海水源熱泵。2、政策支持按照國家建筑節(jié)能實(shí)施方案要 求，“十一五”期間，示范城市的水源熱泵 供熱、制冷面積要達(dá)到 500萬平方米以上。 示范內(nèi)容包括水源熱泵供熱、 供冷和 相關(guān)的技術(shù)研發(fā)集成及產(chǎn)業(yè)化。對(duì)示范城市的示范項(xiàng)目，國家將提供專項(xiàng)資金， 用于補(bǔ)貼 70的增量成本。目前，大連市正積極推進(jìn)小平島新區(qū)、星海灣商務(wù) 區(qū)、軟件產(chǎn)業(yè)帶等區(qū)域?qū)嵤┖Ｋ疅岜眉夹g(shù)的前期工作。 以水源熱泵技術(shù)供熱 （制 冷）主要是利用大型熱泵對(duì)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

4、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。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 4 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。青島由建設(shè)主管部門牽頭，會(huì)同環(huán)保、能源、規(guī)劃、公共事業(yè)、物價(jià)等有關(guān) 職能部門，制訂針對(duì)企業(yè)和用戶的相關(guān)的引導(dǎo)、 扶持和優(yōu)惠政策， 積極推廣以海 水、土壤、太陽能等清潔能源的大面積使用。 同時(shí)借助實(shí)驗(yàn)基地的建設(shè)， 國外大 型海水源熱泵設(shè)備的引進(jìn)，消化吸收大型海水源熱泵設(shè)備的生產(chǎn)技術(shù)。3. 目

5、前海水源熱泵系統(tǒng)工程應(yīng)用中存在的問題 海水源熱泵作為一種新型的制冷供暖方式，從技術(shù)的角度，尤其是熱泵機(jī) 組的角度上看是相當(dāng)成熟的。 但考慮到中國的國情， 以及將海水源熱泵制冷供暖 作為一個(gè)整體的系統(tǒng)工程來推廣應(yīng)用時(shí)，還存在一些問題：3.1 水源系統(tǒng)方面 水源系統(tǒng)的取水量、取水溫度、水質(zhì)和供水穩(wěn)定性是影響水源熱泵系統(tǒng)運(yùn) 行效果的重要因素。 就水源取水這方面來說 : 供回水口位置的優(yōu)化選擇問題亟待 研究，以指導(dǎo)實(shí)際工程上敷設(shè)供回水管道。3.2 投資的經(jīng)濟(jì)性 由于受到不同地區(qū)、不同用戶及國家能源政策、燃料價(jià)格的影響，水源的 基本條件不同； 一次性投資及運(yùn)行費(fèi)用會(huì)隨著用戶的不同而有所不同。 雖然總體

6、來說， 海水源熱泵的運(yùn)行效率較高。 但與傳統(tǒng)的空調(diào)制冷取暖方式相比， 在不同 地區(qū)不同需求的條件下， 海水源熱泵的投資經(jīng)濟(jì)性會(huì)有所不同。 尤其是在前端的 水源系統(tǒng)方面， 海水供回水管道的敷設(shè)位置 （距海岸距離及距海底深度） 及敷設(shè) 方式（ 垂直于海流方向及與海流同向 ） 與其在工程投資方面的實(shí)際造價(jià)之間的經(jīng) 濟(jì)性問題值得深入研究。3.3 整體系統(tǒng)的設(shè)計(jì) 海水源熱泵的節(jié)能作為一個(gè)系統(tǒng)，必須從各個(gè)方面考慮，如果水源熱泵機(jī) 組可以做到利用較小的水流量提供更多的能 量，但系統(tǒng)設(shè)計(jì)對(duì)水泵等耗能設(shè)備 選型不當(dāng)或控制不當(dāng)，也會(huì)降低系統(tǒng)的節(jié)能效果。同樣，若機(jī)組提供了高水溫， 但設(shè)計(jì)的空調(diào)系統(tǒng)的末端未加以相應(yīng)的

7、考慮，也可能會(huì)使整個(gè)系統(tǒng)的效果降低， 或者使得整個(gè)系統(tǒng)的初投資增加。所以，水源熱泵的推廣應(yīng)用，需要更多的各個(gè) 專業(yè)各個(gè)領(lǐng)域的人來共同努力共同配合， 從政府政策、機(jī)組的設(shè)計(jì)制造、系統(tǒng)的 設(shè)計(jì)和運(yùn)行管理等各個(gè)方面來共同考慮。3.4海水源熱泵系統(tǒng)形式341分散式海水熱泵空調(diào)系統(tǒng)此種海水熱泵空調(diào)系統(tǒng)的形式如圖 3所示：所有的海水熱泵機(jī)組都分散至各用 戶，室外管網(wǎng)系統(tǒng)只為各用戶機(jī)組提供所需的海水。與集中式海水熱泵空調(diào)系統(tǒng)相比， 該系統(tǒng)的熱泵機(jī)組分散，容量相對(duì)較小，初投 資會(huì)相應(yīng)增加，機(jī)組的COPS也會(huì)比集中放置的大型機(jī)組的略低， 并且各用戶仍 然要有冷熱源機(jī)房；但該系統(tǒng)中各用戶的熱泵機(jī)組相對(duì)獨(dú)立，增大了

8、用戶的靈活 性，如各用戶可根據(jù)自身的特定需要來調(diào)節(jié)熱泵的進(jìn)出水溫度的高低， 或如稍后 將提到的可用作水環(huán)熱泵空調(diào)系統(tǒng)的輔助冷熱源。用戶j_j Vt / da A1圖3分散式海水熱泵空調(diào)系統(tǒng)圖4帶冷卻塔的用戶與海水外網(wǎng)的連接3.4.1.1冬季系統(tǒng)運(yùn)行模式分析 對(duì)于冬季只有熱負(fù)荷的建筑來說，熱泵機(jī)組按制熱工況運(yùn)行；如果同一建筑內(nèi)既 有熱負(fù)荷，又有冷負(fù)荷，可以考慮在建筑內(nèi)部采用水環(huán)熱泵系統(tǒng)以實(shí)現(xiàn)節(jié)能， 此 時(shí)，海水熱泵機(jī)組只作為輔助的冷熱源設(shè)備來調(diào)節(jié)建筑內(nèi)部不平衡的冷、 熱負(fù)荷。341.2 夏季系統(tǒng)運(yùn)行模式分析（1）室外管網(wǎng)中的海水作為循環(huán)冷卻水，提供給各用戶的熱泵機(jī)組，以制備用 戶自身需要的冷凍水

9、，雖然此時(shí)用戶機(jī)組的 COPS會(huì)比集中的大型機(jī)組的要略 低，但仍然會(huì)比用戶使用冷卻塔時(shí)的 COPS略高。（2）各用戶仍然保留冷卻塔，外網(wǎng)內(nèi)的海水提供冷卻塔的冷卻循環(huán)水及其補(bǔ)水， 如圖4所示。盡管用戶仍然使用冷卻塔，但海水冷卻塔仍然節(jié)約了大量的淡水資源， 而且只為 冷卻塔服務(wù)的外網(wǎng)內(nèi)的海水流量要遠(yuǎn)比用海水直接冷卻熱泵機(jī)組時(shí)所需的水量 少，因而可以最大限度地降低海水的輸送能耗。3.4.2雙級(jí)耦合式海水熱泵空調(diào)系統(tǒng)該系統(tǒng)的示意圖見圖5。此系統(tǒng)的突出特點(diǎn)就是既有集中熱泵站，又有分散至各 用戶的熱泵機(jī)組，所以也可稱之為聯(lián)合式海水熱泵系統(tǒng)。很明顯，這樣設(shè)計(jì)會(huì)提 高系統(tǒng)的初投資，但它有一個(gè)最大的優(yōu)點(diǎn)：當(dāng)冬季

10、海水的溫度過低（如北方寒冷 地區(qū)的近海水溫度接近0C）時(shí)，仍可以完全由此系統(tǒng)為各用戶供熱（詳見下述）， 而無需額外的輔助熱源（鑒于目前的熱泵技術(shù)，前面的兩種系統(tǒng)形式遇到此情形 時(shí)，須有輔助熱源），真正實(shí)現(xiàn)單獨(dú)由海水熱泵為建筑提供冷熱源。3.4.2.1 冬季系統(tǒng)運(yùn)行模式分析該系統(tǒng)冬季可能會(huì)有四種運(yùn)行模式：（1）在海水溫度很低時(shí)（通常此時(shí)的室外氣溫也很低，用戶熱負(fù)荷較大），集 中海水熱泵站內(nèi)的一級(jí)海水熱泵機(jī)組制備 1520C的溫水，通過外網(wǎng)輸送至各用 戶，然后每個(gè)用戶內(nèi)的二級(jí)熱泵機(jī)組再把水溫提升到用戶實(shí)際所需的溫度。（2）當(dāng)海水溫度較高時(shí)，可由集中熱泵站一次制備各用戶可直接用于供熱的熱 水，用戶內(nèi)

11、的熱泵機(jī)組不工作，此時(shí)的工作模式與2.1節(jié)的集中海水熱泵空調(diào)系 統(tǒng)的運(yùn)行模式相同。(3) 當(dāng)海水溫度較高時(shí)，只有分散至各用戶的熱泵機(jī)組工作，向建筑供熱，而 集中熱泵站內(nèi)的機(jī)組停止工作。此時(shí)的工作模式與2.2節(jié)的分散式海水熱泵空調(diào) 系統(tǒng)的運(yùn)行模式相同。(4) 當(dāng)然，在海水溫度較高時(shí)，也可以使一、二級(jí)熱泵機(jī)組同時(shí)工作，外網(wǎng)內(nèi) 的水溫會(huì)比1520C略高。至于一、二級(jí)熱泵機(jī)組間的外網(wǎng)環(huán)路內(nèi)的水溫最佳取值范圍， 兩級(jí)熱泵是串級(jí)工 作，還是單級(jí)工作，以及它們之間的轉(zhuǎn)換條件，應(yīng)由更詳細(xì)的理論分析與實(shí)驗(yàn)驗(yàn)工程案例：廈門游艇俱樂部一、海水源空調(diào)熱泵機(jī)組技術(shù)要求1、工程概況本工程為多層公共建筑，地下3層，地上7層

12、，總建筑面積約4.2萬平米, 空調(diào)面積超過3萬平米。該建筑用途為超五星級(jí)酒店，地下二層為車庫， 地下一層為游樂場，地下夾層為運(yùn)動(dòng)場館，地上一至三層主要為餐飲，配 套會(huì)議室、SPA等，地上四層以上主要為客房。具體裝修布置詳見圖紙。游艇銷售訓(xùn)練中心建筑面積 68376平方米，其中地下55376平方米、地上 13000平方米。具體裝修布置詳見圖紙。2、招標(biāo)范圍招標(biāo)內(nèi)容：游艇俱樂部海水源空調(diào)系統(tǒng)及海水源熱水系統(tǒng)設(shè)備的設(shè)計(jì)及指導(dǎo)安裝； 指導(dǎo)安裝范圍：俱樂部地下一層空調(diào)機(jī)房內(nèi)，包含海水源空調(diào)機(jī)組、冷凍 水泵、海水泵、集水器、分水器、除砂殺藻設(shè)備、海水源熱泵熱水機(jī)組、 熱水箱、熱水泵等。游艇銷售中心海水源空

13、調(diào)系統(tǒng)設(shè)備的設(shè)計(jì)及指導(dǎo)安裝； 指導(dǎo)安裝范圍：銷售中心地下一層空調(diào)機(jī)房內(nèi)，包含海水源空調(diào)機(jī)組、冷 凍水泵、海水泵、集水器、分水器、除砂殺藻設(shè)備等。3、空調(diào)水系統(tǒng)形式 采用海水源熱泵空調(diào)機(jī)組，夏季向大海散熱，冬季向海水取熱。 冷凍水系統(tǒng)：除客房末端設(shè)備采用四管制（冷熱水盤管）外，其余的空調(diào)末 端設(shè)備均使用兩管制。即要求在春秋等換季季節(jié)時(shí)用同時(shí)提供空調(diào)冷熱水。 冷卻水系統(tǒng)：采用與海水換熱的方式，要求海水直接進(jìn)入主機(jī)的冷凝器或蒸 發(fā)器進(jìn)行換熱，不許使用外置的板式換熱器。空調(diào)主機(jī)系統(tǒng)負(fù)荷：俱樂部中央空調(diào)主機(jī)設(shè)計(jì)冷負(fù)荷為6450kw,設(shè)計(jì)熱負(fù)荷為 1280kw。銷售中心中央空調(diào)主機(jī)設(shè)計(jì)冷負(fù)荷為 7688K

14、W4、衛(wèi)生熱水系統(tǒng)形式（俱樂部使用） 中央熱水系統(tǒng),熱水主機(jī)采用海水源熱泵機(jī)組,可同空調(diào)主機(jī)配套,保證熱 水箱出水溫度55 C。熱水系統(tǒng)負(fù)荷（需滿足以下要求） ：.130間客房衛(wèi)生熱水（帶浴缸）；（2） .地下一層室內(nèi)恒溫泳池加熱及保溫（泳池水按350立方估算，水溫要求恒定在28C）；（3）.共13間SPA衛(wèi)生熱水；.員工沐浴熱水（員工人數(shù) 400人）；（5） .衛(wèi)生熱水的海水源主機(jī)的制熱輸出不得小于500KW（6） .恒溫泳池的海水源主機(jī)的制熱輸出不得小于500KW游艇俱樂部可再生能源建筑應(yīng)用示范項(xiàng)目施工圖設(shè)計(jì)專項(xiàng)審查會(huì)議紀(jì)要2009年 8月 13日上午,在建設(shè)大廈十五樓會(huì)議室,由廈門市建設(shè)

15、與管理局組織 召開了香山國際游艇俱樂部可再生能源建筑應(yīng)用示范項(xiàng)目施工圖設(shè)計(jì)專項(xiàng)審查 會(huì),參加會(huì)議的單位有： 廈門市建設(shè)與管理局科技處、 香山國際游艇俱樂部 （廈 門）有限公司、中國聯(lián)合工程公司廈門分公司。審查會(huì)專家組成員是：張謀雄、 黃章星、黃成根、葉敏、廖文武。會(huì)議由何慶豐處長主持，會(huì)上針對(duì)香山國際游艇俱樂部可再生能源建筑應(yīng)用示范項(xiàng)目施工圖設(shè)計(jì)專項(xiàng)審查，提出了審查要點(diǎn)：1、項(xiàng)目施工圖設(shè)計(jì)是否達(dá)到申報(bào)書要求，2、項(xiàng)目施工圖設(shè)計(jì)是否符合相關(guān)國家標(biāo)準(zhǔn)和國家產(chǎn)業(yè)政策的要求。建設(shè)單位、 設(shè)計(jì)人員介紹了項(xiàng)目設(shè)計(jì)， 專家組審閱了有關(guān)圖紙和申報(bào)材料， 提出了合理化建 議和修改意見，現(xiàn)紀(jì)要如下：1、本項(xiàng)目的中央空調(diào)冷熱源全部由海水源熱泵系統(tǒng)提供，符合節(jié)能、環(huán)保的精 神。設(shè)計(jì)方案基本符合申報(bào)的內(nèi)容和要求。 建成后在廈門地區(qū)利用可再生能源的 海洋資源方面，在中央空調(diào)中采用海水源熱泵系統(tǒng)方面，具有示范推廣作用。2、施工圖設(shè)計(jì)中，海水源熱泵系統(tǒng)中的系統(tǒng)圖、海水輸送總平面圖、取水口以及主機(jī)房等設(shè)計(jì)深度不夠，應(yīng)完善海水取水口、過濾、除泥砂、滅藻、防腐蝕 等的詳細(xì)設(shè)計(jì)技術(shù)措施，切實(shí)保障系統(tǒng)的