近海淺灘海水源熱泵應(yīng)用可行性分析

李漢林 梁宗楠

摘 要：介紹了近海淺灘海水源熱泵技術(shù)原理和適用范圍，闡述了閉式海水源熱泵的優(yōu)點(diǎn)，探討了近海淺灘海水源熱泵應(yīng)用中存在的問題和解決措施。分析了青島地區(qū)海水源熱泵的研究背景和國(guó)內(nèi)外研究現(xiàn)狀，為近海淺灘海水源熱泵的推廣提供參考。

關(guān)鍵詞：近海淺灘海水源熱泵；工程應(yīng)用；可行性研究；節(jié)能減排

隨著我國(guó)經(jīng)濟(jì)的發(fā)展，石油、煤炭等重要能源消耗越來越多，而隨著大眾環(huán)保意識(shí)的提高，節(jié)能減排政策也越來越受到人們的關(guān)注。山東是能源消耗大省，節(jié)能減排的任務(wù)非常重，而建筑的節(jié)能也成為了節(jié)能減排重點(diǎn)工程逐漸提上了日程。所以，我們需要優(yōu)先開發(fā)清潔能源以及可再生能源。海洋中蘊(yùn)含著巨大的能源，因此利用海洋中的能源作為建筑制冷和供熱的冷熱源，已經(jīng)成為了綠色建筑的前沿課題。

1 近海淺灘海水源熱泵技術(shù)概述

原理簡(jiǎn)介：淺灘海水源熱泵采用的是閉式系統(tǒng)，換熱器埋設(shè)地帶主要為海岸附近淺水海域以下的沙土中。近海岸淺灘換熱器熱泵系統(tǒng)，利用可再生的海洋熱能與淺層地表土壤熱能，耦合土壤源熱泵系統(tǒng)與海水源熱泵系統(tǒng)這兩類熱泵的特性，又受到海洋潮汐周期性變化的影響，此種采用此種前端換熱器的熱泵系統(tǒng)不同于其他種類的熱泵系統(tǒng)，因此十分有必要對(duì)于該熱泵系統(tǒng)進(jìn)行研究。

2 國(guó)內(nèi)外研究成果

2.1 國(guó)外研究成果

1987年，挪威采用供熱能力為1.7MW的海水熱泵機(jī)組為建筑面積為1.4平方米的諾爾蘭郡首府波多港Stocmarknes醫(yī)院供暖，其冬季供暖期長(zhǎng)達(dá)274天。Stokmarknes Sykehus等人的研究表明該工程項(xiàng)目使用海水源熱泵與傳統(tǒng)化石燃料供暖方案相比，每年可節(jié)約120多萬千瓦時(shí)的電能，減少CO2排放量800噸左右。

2008年，在美國(guó)伯靈頓市Great River醫(yī)療中心建成了大型閉式地表水源熱泵系統(tǒng)，利用了6萬平米的人工湖水作為熱泵的冷熱源，解決了的夏季供冷和冬季供暖問題。與傳統(tǒng)的供冷供暖方式相比，每年可降低約25%40%的能源，其設(shè)計(jì)思路和運(yùn)行模式，對(duì)熱能豐富的海水源熱泵系統(tǒng)，有很好的參考價(jià)值。

2.2 國(guó)內(nèi)研究成果

2008年奧運(yùn)會(huì)在中國(guó)成功舉辦，青島的國(guó)際奧帆中心采用的海水源熱泵空調(diào)系統(tǒng)為建筑面積8199 m2空調(diào)區(qū)域供暖供冷，相比較于采用離心式冷水機(jī)組或空氣源熱泵的傳統(tǒng)空調(diào)系統(tǒng)，長(zhǎng)期運(yùn)行監(jiān)測(cè)表明其能耗降低可達(dá)30%，取得良好的經(jīng)濟(jì)效益與社會(huì)效應(yīng)。[1]

天津大學(xué)的王曉東等人將中間換熱器的間接式和直接式系統(tǒng)進(jìn)行了經(jīng)濟(jì)性和環(huán)保性的分析，并結(jié)合工程實(shí)例對(duì)拋管式換熱器的閉式系統(tǒng)進(jìn)行了研究，研究表明采用拋管式換熱器的熱泵系統(tǒng)均優(yōu)于傳統(tǒng)的熱泵系統(tǒng)。[2]

3 近海淺灘海水源熱泵特性分析

3.1 節(jié)能與環(huán)保效益分析

淺灘海水水源熱泵系統(tǒng)具有良好的節(jié)能減排效果：① 系統(tǒng)運(yùn)行的效果明顯，而且該熱泵可以根據(jù)室內(nèi)外溫度進(jìn)行調(diào)整：②運(yùn)行的費(fèi)用比傳統(tǒng)的供熱制冷方式的費(fèi)用低，而且運(yùn)行成本要低于城市集中供熱和區(qū)域供熱價(jià)格。③節(jié)能減排效益明顯。除消耗電能外，該淺灘式海水水源熱泵系統(tǒng)不消耗其他任何不可再生能源，如煤、氣、油等。而且工程面積越大，節(jié)能越明顯。工程每年可節(jié)約大量的標(biāo)準(zhǔn)煤，減少二氧化硫、氮氧化物、顆粒物、二氧化碳與煙塵的的排放。省去建煤場(chǎng)、鍋爐房等建筑面積，且有效避免了煙塵污染和噪音的干擾。

3.2 經(jīng)濟(jì)性分析

由表可知，采用淺灘海水源熱泵系統(tǒng)，考慮既供熱且供冷的模式，與傳統(tǒng)空供熱制冷系統(tǒng)相比，總投資可節(jié)省2.6萬元，每年節(jié)省運(yùn)行費(fèi)用1.9萬元。

4 結(jié)語

由分析可知，在推廣使用淺灘式海水源熱泵具有廣闊的應(yīng)用前景，對(duì)節(jié)能及環(huán)保的意義重大。結(jié)果表明，將海水源熱泵的前端換熱器置于近海淺灘，冬、夏季換熱量高，換熱性能強(qiáng)；而且其經(jīng)濟(jì)性與普通水冷空調(diào)系統(tǒng)相比優(yōu)勢(shì)明顯，淺灘式海水源熱泵能夠充分利用可再生的海洋熱能與淺層地表土壤熱能，達(dá)到節(jié)能環(huán)保的目的。然而，對(duì)于淺灘周圍及土壤熱平衡的影響需作進(jìn)一步研究。

參考文獻(xiàn)：

[1]于健，袁永林，張斌.青島理工大學(xué)學(xué)報(bào)，青島國(guó)際帆船中心媒體中心海水源熱泵綜合調(diào)試[J].2006，27（6）：124，127.

[2]劉雪玲.海水源熱泵系統(tǒng)相關(guān)設(shè)備傳熱研究[D].天津大學(xué)，2011.

作者簡(jiǎn)介：李漢林（1992），男，漢族，山東臨沂人，碩士研究生，研究方向?yàn)榱熊嚰敖ㄖ照{(diào)與節(jié)能技術(shù)。