海水源热泵空调系统形式探讨

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1、摘要：海水源热泵空调系统由于其能够利用蕴藏在海水中的巨大热能资源，近年来在许多沿海城市，正逐渐受到人们越来越多地关注。本文主要针对可同时为多栋建筑供冷/热的海水源热泵空调系统的具体应用形式进行讨论，提出按热泵机组的设置地点不同而分为集中、分散和双级耦合式三种方式，并同时讨论了各种方式在冬、夏季的可能运行方式，总结各自的优缺点，为海水源热泵空调系统的具体实施及更深入地研究提供参考。关键词：海水源热泵热泵空调集中供冷供热1引言　　目前，能源问题已成为举世关注的焦点。我国是能源消费大国，建筑能耗占到全国总能耗的近四分之一;因此，节能以及可再生能源的利用就成为研究重点。我国海岸线较

2、长，一些沿海城市已开始计划利用海水源热泵空调系统为建筑提供冷、热源，以节约能源，减小污染，服务于生态城市的建设。本文将主要针对海水源热泵空调系统的具体应用形式及特点进行讨论，旨在为有关工程的具体实施方案和运行管理提供参考。　　2海水源热泵空调系统概述　　海水源热泵空调系统就是利用海水做为热源或热汇，并通过热泵机组，加热热媒或冷却冷媒，最终为建筑提供热量或冷量的系统。海水中所蕴含的热能是典型的可再生能源，因此，海水源热泵空调系统也是可再生能源的一种利用方式，是一种具有节能、环保意义的绿色供热空调系统。　　巨大的海面时刻接受太阳的辐射，并受大洋环流，海域周围具体气候条件的影响，

3、故海水温度数值会因地、因时而异。为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，有必要研究在不同的海水资源条件下，为满足热用户的需求，可供选择的各种海水源热泵空调系统形式及其运行模式。　　3海水源热泵空调系统形式　　本文所讨论的海水源热泵空调系统是指能够同时为多栋建筑提供冷/热源的系统。海水源热泵空调系统可以从多个角度进行分类，这里只讨论按海水热泵机组的设置地点不同而进行的分类，可以分成三大类：　　3.1集中式海水热泵空调系统　　所谓集中式海水热泵空调系统，就是将所有的海水热泵机组集中起来设置于统一的热泵机房内(热泵机房根据需要可设置于海边或用户区域附近)

4、，制备的冷/热水通过小区外网输送至各用户，如图1所示，故也可称之为海水热泵集中供冷供热系统。　　3.1.1冬季系统运行模式分析　　(1)集中热泵站将网路回水直接加热至用户所需的温度后(如60/50℃的供回水温度)，依次输送给各热用户，用户与外网采用无混合装置的直接连接方式。　　(2)集中热泵站将网路回水加热至比用户实际所需的供水温度略高后送出(如65/50℃的供回水温度)，用户与网路可采用有混合水泵的直接连接方式(如图2所示)。与前一种方式相比，它虽然因网路供水温度略有升高而使得热泵机组的COP值略低，但此时网路的循环水泵因不必考虑最不利环路的末端用户阻力损失，扬程有所下降

5、;同时，由于网路供回水温差的增大，还使得输送同样能量的网路循环水量减少，从而节约水泵的输送能耗;另外，还可减少热源近端用户因节流而带来的能量损耗。还有一点值得注意的是，此种网路运行方式，还允许用户根据自身需要在一定范围内调整自己的供水温度，比前一种方式具有更大的灵活性。　　图1集中式海水热泵空调系统　　　　　　　　　　　图2有混合水泵的直接连接　　3.1.2夏季系统运行模式分析　　(1)集中热泵站直接制备各用户夏季实际所需的冷冻水(如7/12℃的冷冻水)后，依次输送给各用户，用户与外网采用无混合装置的直接连接方式。　　(2)集中热泵站制备比用户实际所需略低的冷冻水(如5/1

6、2℃的冷冻水)，再输送给各用户，同样，此时用户与网路可采用装有混合水泵的直接连接方式。此种运行方式所具有的特点与前面冬季时对应的情况相同，不再重复。　　3.1.3集中式海水热泵空调系统的优势分析　　与目前通常采用的各建筑单独设置电制冷机组制冷和锅炉房热水供暖的方式相比，此种系统主要有如下方面的优势：　　(1)可以充分利用各用户负荷分布多样性特点(即并非所有的用户都在同一时刻达到峰值负荷)，减少设备的总装机容量，也有利于降低自身的初投资。　　(2)大型热泵机组的COP值比小型机组的要高(一些具体数值可参见[1])，提高了能量利用效率。　　(3)虽然热泵机组通常仍需要用电实现制

7、冷/热，但由于它在一年的大部分时间里都在较高的COP值下运行，仍然具有节能优势(类似的计算分析参见[2])，这也是海水热泵空调系统之所以受到关注的一个重要原因。　　(4)各用户内的冷热源机房，以及位于室外的冷却塔都可以取消，这样既节省了许多宝贵的建筑面积，增加了业主的收益，又可以减轻由设备的布置而给结构专业带来的设计负担，和降低结构施工的成本;同时，也消除了由这些设备所产生的噪声;另外，取消了通常置于楼顶的冷却塔后，美化了建筑的外观，使屋顶绿化的方案更容易实现。　　(5)由于大量使用海水，故可节约有限的淡水资源。淡