【摘要】海水源熱泵技術在2008年已成功應用于青島奧帆中心，取得了明顯的成效。我國大型造船廠都瀕海，有著巨大的海水能開發利用前景。應用海水源熱泵技術，建造海水源熱泵的空調、采暖和生活熱水系統，一方面可吸取空壓站冷卻水和海水中的熱量來制熱，同時可通過排出熱量到海水中來制冷，既節能又環保，是船廠節能的重要發展方向，本文就海水源熱泵在船廠節能中的應用展開探討。
　　【關鍵詞】海水源熱泵，船廠節能，應用
　　海水儲存著巨大的天然的自恢復能力和巨大的低能蘊藏量，自平衡能力強，因此可說是大自然饋贈的一種綠色、可再生能源，也是能源應用的巨大市場。海水溫度相對穩定的作冷熱源，提供制冷、供暖和生活熱水所需的能量。
　　1.水源熱泵的概念和工作原理
　　水源熱泵技術是利用地球表面淺層水源吸收的太陽能、地熱能和其它能量而形成的低溫低位熱能資源，并采用熱泵原理，通過少量的高位電能輸入，實現低位熱能向高位熱能轉移的一種技術。
　　水源熱泵機組工作原理就是以水作為提取和儲存能量的基本“源體”，它借助壓縮機系統，消耗少量電能，在冬季把存于水中的低品位能量“取”出來，給建筑物供熱；夏季則把建筑物內的能量“取”出來釋放到水中，以達到調節室內溫度的目的。這種機組的最大優勢在于對資源的高效利用，首先它雖然以各種水為“源體”，但不消耗水，也不對水源造成污染；其次它的熱效率高，消耗1千瓦的電能，可以獲得3千瓦至4千瓦的熱量或冷量，從根本上改變了傳統的能源利用方式。如圖一所示。
　　2.國內外研究現狀和發展趨勢
　　國外有很多應用海水做水源熱泵冷熱源的實例。如20世紀70年代初建成的悉尼歌劇院，日本20世紀90年代初建成的大阪南港宇宙廣場區域供熱供冷工程，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踐經驗，其中瑞典就是一個典型應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了總能力為180MW的世界上最大的海水熱泵站，用于區域供熱，占城市中心網輸送總量的60%。熱泵站由6臺供熱能力為30MW／臺熱泵機組組成，1984-1986年調試完成，投入運行。
　　我國第一個海水源熱泵項目于2004年在青島發電廠建成使用。該廠總面積達1871平方米的職工食堂，成為我國第一個供熱不需要煤炭、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工程也已正式啟動，此項目中海水源熱泵中央空調將為4萬平方米的建筑提供制冷和采暖，這在國內尚屬首例。
　　值得一提的是，青島奧帆基地采用了最新科技的海水源熱泵空調系統，用冬暖夏涼的海水來調節室內溫度。比如，奧帆基地媒體中心建筑面積為8138平方米，海水源技術系統建設共花了576萬元，若采用傳統空調，則需425萬元，兩相對比，前者多出150萬元。多花的部分可在運行中省下，按目前試運行的數據，每年可收回投資12萬元，而且產生的環保節能效應是難以用金錢衡量的。
　　3.海水源熱泵整體系統的設計
　　根據系統特點以及所帶負荷類型不同，將水源熱泵系統分為三個互相獨立而又相互關聯的系統，分別為：用戶末端系統、水源熱泵系統、水源水系統。
　　
　　4.海水源熱泵在船廠節能的應用分析
　　按照國家《建筑節能實施方案》要求，“十一五”期間，示范城市的水源熱泵供熱、制冷面積要達到500萬平方米以上。示范內容包括水源熱泵供熱、供冷和相關的技術研發集成及產業化。對示范城市的示范項目，國家將提供專項資金，用于補貼70％的增量成本。
　　海水源熱泵作為一種新型的制冷供暖方式，從技術的角度，尤其是熱泵機組的角度上看是相當成熟的。清潔節能是這一技術的最顯著特點，有條件的船廠可以先期加大投入和建設的力度。有以下優點：一是工業余熱利用高。隨著我國船廠造船量提高，壓縮空氣的使用也提高很快，一些大型船廠的壓縮空氣消耗總量已經達到2500~3000m3/min。相應的電消耗量約為15000kw~18000kw，成為船廠用電的大戶。空壓站的電能消耗約占船廠電能消耗的30~40%，而其中約70%的能量又變成熱量通過冷卻水帶出。船廠空氣壓縮機站產生的大量32℃-38℃低溫熱水，若利用水源熱泵技術，將這些低溫熱水的能量提取出來，生產成55~65℃熱水，就能解決了船廠的洗浴用水，甚至可以用這些熱水解決其他生產和生活上的熱水源。二是就近使用海水能。可以這么講，海水有取之不盡的能源，因為海能是可以迅速恢復的。海水源熱泵技術，可以在冬季采用空壓機站的低溫熱水作熱源，提取高溫熱水供暖，夏季則直接用海水作熱源，制取冷水供室內制冷。三是高效節能，運行費低。海水源熱泵屬于水冷式空調系統，作為熱源的冷卻水的溫度在冬季也相對穩定，且較一般水源溫度高，是很好的熱泵熱源，使得熱泵機組運行更可靠、穩定，也保證了系統的高效性和經濟性，其運行費用僅為普通中央空調的50%－60％，與傳統供熱方式相比，海水源熱泵供熱要比電鍋爐供熱節省三分之二以上的電能，比燃煤鍋爐節省二分之一以上的能量。四是綠色環保。過去船廠的空壓機站產生的大量低溫熱水，作為廢熱通過冷卻塔排掉，而同時使用熱水卻要用鍋爐來提供，造成二個方面的浪費和污染。同時按慣例冬季靠燃油、燃煤取暖，夏季靠電力缺點冷，既污染又占地，還大大增加了各方面的開支。使用海水源熱泵技術，機組效率非常高，并且省卻冷卻塔、鍋爐等，又沒有任何污染，兩相對比，節能環保經濟，有著巨大的市場和前景。五是機組全年運行，系統可利用率高。由于海水源系統既可供熱又可制冷，冬夏季采用同一套系統，而且熱泵系統以海水作為冷熱源，可實現全年運行，利用率較高。
　　將海水源熱泵制冷供暖作為一個整體的系統工程應用于船廠節能方面來推廣應用時，還存在一些問題：一是水源取水優化。水源系統的取水量、取水溫度、水質和供水穩定性是影響水源熱泵系統運行效果的重要因素。就水源取水這方面來說:供回水口位置的優化選擇問題亟待研究，以指導實際工程上敷設供回水管道，但在這方面，由于船廠本身臨海建造，若在規劃方案階段就予以考慮，還是比較容易解決。二是前期投入過大。這個是最關鍵的問題，海水源熱泵技術一次性投入較大，與傳統空調加采暖系統比較，投資額可能達到1.5~2倍。雖然總體來說，海水源熱泵的運行效率較高。但與傳統的制冷取暖方式相比，在不同地區不同需求的條件下，海水源熱泵的投資經濟性會有所不同。
　　海水源熱泵在船廠的應用已經初露端倪了，2008年夏季，青島北海船廠的海水源熱泵系統已開始投運，經過一年的運行，系統安全可靠，節能效益顯著。今年，大連船舶重工集團船務工程有限公司的修船項目規劃中也已經設計了采用海水源熱泵的生活熱水、采暖和空調系統。
　　船廠靠海，有著取之不盡的海水能，且能耗巨大，相對經濟實力雄厚，海水源熱泵技術在船廠節能中占盡天時、地利、人和之因素，值得大力推廣和摸索。
　　【參考文獻】
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