地源热泵海水源热泵系统分类

  海洋是一个巨大的可再生能源库，进人海洋中的太阳辐射能除一部分转变为海流的动能外，更多的是以热能的形式储存在海水中，而且海水的热容量又比较大，为3996kj/( m·℃)，而空气只有1.28kj/( m·℃)，非常适合作为热源使用。另外虽然海水在一定深度温度是随季节变化的，但是在深度大约700m以下海水的温度就基本保持不变了，温度大约常年维持在6 -7℃左右，特别是在受到冷海流影响，在较浅的深度就可以得到低温海水，因此在特定的条件下海水又很适合做天然冷源使用。

  把海洋作为一种冷、热资源，能量是取之不尽的，可再生的。我国海岸线较长，一些沿海城市具有很好地利用海水源热泵系统的条件。利用海水源热泵为建筑提供冷、热源，以节约能源，减小污染，既具有高科技成果应用的现实经济意义，更具有长远的节约型社会发展进步意义。

  海水源热泵因其自身具有特殊性，区别于常规冷热源系统，为更好地应用海水源热泵系统，尽量提高海水源热泵空调系统的供热／冷的效率以及整个系统的经济性，需要从勘查、设计、施工等环节进行质量控制。

  目前海水资源在暖通空调上的应用主要有两种形式，一种叫海水源热泵系统，Sea-watersource heat pump，SWHP。一种叫深水冷源系统，Deep water source cooling，DWSC。

  两种方式在工作原理、系统组成和需要海水条件等方面都存在一定的差异，但在某些条件下可以联合使用。

  SWHP通常是与区域供热、供冷相对应的。工作原理是夏季热泵用作冷冻机，海水作为冷却水使用，冷却系统不再需要冷却塔，这样会大大提高机组的COP值，据测算冷却水温度每降低10C，可以提高机组制冷系数2%-3%左右。冬季，通过热泵的运行，提取海水中的热量供给建筑物使用。供热和供冷的时候使用一套分配管网系统。系统主要组成部分包括：海水取、泄放系统、热泵、冷冻水（供热）分配管网和热交换器（根据海水是否直接进入热泵确定有无）。这种系统把海水作为冷、热源使用，可以部分甚至全部取代传统空调和供热系统中的冷冻机和锅炉，是瑞典、挪威等欧洲国家应用比较多的形式。

  DWSC是与Free cooling（天然冷源）相对应的。工作原理是利用一定深度海水常年保持低温的特性，夏季把这部分海水取上来在热交换器中与冷冻水回水进行热交换，制备温度足够低的冷冻水供建筑物使用。系统主要由海水取、泄放系统．热交换器和冷冻水分配管网构成。这种系统仅把海洋作为冷源来使用，可以部分或者全部取代传统空调系统中的冷冻机，是美国、加拿大等美洲国家应用比较多的形式。

  以上两种方式，不论是通过热交换利用海水的冷量，还是通过热泵将海水的热量进行转换，得到的热水或冷冻水均可以通过建筑内部的管道系统输送到空调器内，建筑的冷、热负荷最终将转移到海水中，排人大海，因此这两种形式可以统称为海水空调( Seawaterairconditioning, SWAC).

  海水温度是海水空调技术应用成败的关键，是实现海水资源利用的核心问题，对热泵系统能否正常运行起决定性作用。利用海水作为Free cooling要求海水温度在12℃以下。

  目前国外的热泵技术供热运行时要求海水温度不得低于2℃（少数热泵产品可在-4℃以上运行），而且海水温度越高，热泵机组的制热系数越大，供热效率越高。不同的海水温度在供热系统设计形式上也会存在差异，直接影响到工程投资和运行费用。

  海水温度条件主要涉及海水最冷月和最热月海水各层的温度，在这方面我国黄海、渤海地区有很好的水温条件。

  据调查，在海水温度最低的月份2月份，在黄海、渤海地区海水表面温度大部分区域在2℃以上，这个温度可以满足热泵的运行条件，在瑞典同样的水温状况下热泵的COP值可以达到3左右，有资料表明COP达到2以上就比燃煤节能。在夏季，在水深35m处，海水温度多在12一14℃左右。尤其在山东半岛附近，受冷水团影响不同等温线之间间距更小，因此较近距离内就可以取得温度更低的海水，从而减少海水管线的敷设长度，降低工程造价。

  因此海水空调设计首先要考虑SWHP和DWSC的结合形式。在过渡季和夏季部分负荷时可以利用海水直接供冷，在峰值负荷的时候运行热泵。冬季切换部分阀门，热泵按照制热模式进行区域供热。夏季联合运行系统设计形式在热泵供冷运行时海水作为冷却水使用，充分利用海水的自然温度条件，是节能运行的最佳模式。因此在设计时要充分调查当地水温和水深条件找到最佳的取水深度。

  我国海岸线长，有众多的岛屿和半岛，目前沿海城市是发展最快的地区，有很多地区正在考虑大规模的整体开发，同时沿海城市又是冷、热负荷最集中的地区。如果当地地理优势和这项技术充分结合就能大大缓解空调用电的压力，并且对环境保护有很大帮助，同  时可以带来巨大的经济效益和社会效益。国外应用工程的经验也是系统规模越大，整体的经济效益也就越好。同时海水热泵取消了空调系统的冷却设备，可以节约大量的淡水资源，这一点对于淡水匮乏的中国而言意义也很大

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