近海浅滩海水源热泵应用可行性分析

李汉林 梁宗楠

摘 要：介绍了近海浅滩海水源熱泵技术原理和适用范围，阐述了闭式海水源热泵的优点，探讨了近海浅滩海水源热泵应用中存在的问题和解决措施。分析了青岛地区海水源热泵的研究背景和国内外研究现状，为近海浅滩海水源热泵的推广提供参考。

关键词：近海浅滩海水源热泵；工程应用；可行性研究；节能减排

随着我国经济的发展，石油、煤炭等重要能源消耗越来越多，而随着大众环保意识的提高，节能减排政策也越来越受到人们的关注。山东是能源消耗大省，节能减排的任务非常重，而建筑的节能也成为了节能减排重点工程逐渐提上了日程。所以，我们需要优先开发清洁能源以及可再生能源。海洋中蕴含着巨大的能源，因此利用海洋中的能源作为建筑制冷和供热的冷热源，已经成为了绿色建筑的前沿课题。

1 近海浅滩海水源热泵技术概述

原理简介：浅滩海水源热泵采用的是闭式系统，换热器埋设地带主要为海岸附近浅水海域以下的沙土中。近海岸浅滩换热器热泵系统，利用可再生的海洋热能与浅层地表土壤热能，耦合土壤源热泵系统与海水源热泵系统这两类热泵的特性，又受到海洋潮汐周期性变化的影响，此种采用此种前端换热器的热泵系统不同于其他种类的热泵系统，因此十分有必要对于该热泵系统进行研究。

2 国内外研究成果

2.1 国外研究成果

1987年，挪威采用供热能力为1.7MW的海水热泵机组为建筑面积为1.4平方米的诺尔兰郡首府波多港Stocmarknes医院供暖，其冬季供暖期长达274天。Stokmarknes Sykehus等人的研究表明该工程项目使用海水源热泵与传统化石燃料供暖方案相比，每年可节约120多万千瓦时的电能，减少CO2排放量800吨左右。

2008年，在美国伯灵顿市Great River医疗中心建成了大型闭式地表水源热泵系统，利用了6万平米的人工湖水作为热泵的冷热源，解决了的夏季供冷和冬季供暖问题。与传统的供冷供暖方式相比，每年可降低约25%40%的能源，其设计思路和运行模式，对热能丰富的海水源热泵系统，有很好的参考价值。

2.2 国内研究成果

2008年奥运会在中国成功举办，青岛的国际奥帆中心采用的海水源热泵空调系统为建筑面积8199 m2空调区域供暖供冷，相比较于采用离心式冷水机组或空气源热泵的传统空调系统，长期运行监测表明其能耗降低可达30%，取得良好的经济效益与社会效应。[1]

天津大学的王晓东等人将中间换热器的间接式和直接式系统进行了经济性和环保性的分析，并结合工程实例对抛管式换热器的闭式系统进行了研究，研究表明采用抛管式换热器的热泵系统均优于传统的热泵系统。[2]

3 近海浅滩海水源热泵特性分析

3.1 节能与环保效益分析

浅滩海水水源热泵系统具有良好的节能减排效果：① 系统运行的效果明显，而且该热泵可以根据室内外温度进行调整：②运行的费用比传统的供热制冷方式的费用低，而且运行成本要低于城市集中供热和区域供热价格。③节能减排效益明显。除消耗电能外，该浅滩式海水水源热泵系统不消耗其他任何不可再生能源，如煤、气、油等。而且工程面积越大，节能越明显。工程每年可节约大量的标准煤，减少二氧化硫、氮氧化物、颗粒物、二氧化碳与烟尘的的排放。省去建煤场、锅炉房等建筑面积，且有效避免了烟尘污染和噪音的干扰。

3.2 经济性分析

由表可知，采用浅滩海水源热泵系统，考虑既供热且供冷的模式，与传统空供热制冷系统相比，总投资可节省2.6万元，每年节省运行费用1.9万元。

4 结语

由分析可知，在推广使用浅滩式海水源热泵具有广阔的应用前景，对节能及环保的意义重大。结果表明，将海水源热泵的前端换热器置于近海浅滩，冬、夏季换热量高，换热性能强；而且其经济性与普通水冷空调系统相比优势明显，浅滩式海水源热泵能够充分利用可再生的海洋热能与浅层地表土壤热能，达到节能环保的目的。然而，对于浅滩周围及土壤热平衡的影响需作进一步研究。

参考文献：

[1]于健，袁永林，张斌.青岛理工大学学报，青岛国际帆船中心媒体中心海水源热泵综合调试[J].2006，27（6）：124，127.

[2]刘雪玲.海水源热泵系统相关设备传热研究[D].天津大学，2011.

作者简介：李汉林（1992），男，汉族，山东临沂人，硕士研究生，研究方向为列车及建筑空调与节能技术。