海水源热泵系统在天津滨海度假山庄中的应用

摘要：文章通过分析介绍海水源热泵系统在天津滨海度假山庄中的成功应用，重点探讨了海水源热泵系统的防腐蚀工作；同时，综合对比了其它中央空调系统运行模式，结果显示，在系统运行的两个季节中，该系统运行平稳，节能效果显著，具有突出的环保性。
　　0 前言
　　地表水源热泵系统，是指以地表水作为空调系统的冷/热源，通过水源热泵机组，给建筑物提供冷/热量的空调系统。系统主要由地表水取水系统、水源热泵主机、室内管网系统等三部分组成,通过输入少量的高位电能,实现低位热能转变为高位热能。地表水水源包括江水、湖水、海水、水库水、。海水源热泵，正是这样一种利用海水作为中央空调系统冷热源的节能型空调系统。
　　1 项目情况介绍
　　天津市滨海度假山庄，位于天津市滨海旅游区，建筑面积约23000平米，夏季空调负荷为2695KW，冬季采暖负荷为2116KW;项目紧邻渤海，采用海水源热泵空调系统。机组采用满液式水源螺杆热泵机组，同时，为满足度假山庄的生活热水需求，每天需生活热水量约50吨，温度不低于55℃.


　　2 天津滨海地区海水资源
　　渤海是中国的内海。三面环陆，在辽宁、河北、山东、天津三省一市之间。具体位置在北纬37°07′～41°0′、东经 117°35′～121°10′。渤海水温变化受北方大陆性气候影响，2月在0℃左右，8月达21℃。 3月初融冰时还常有大量流冰发生，平均水温11℃。由于大陆河川大量的淡水注入，又使渤海海水中的盐度仅为30PSU(Practical salinity unit)，是中国近海中最低的。渤海海域面积77284平方公里，大陆海岸线长2668公里，渤海地处北温带，夏无酷暑，冬无严寒，多年平均气温10.7℃，降水量500～600毫米。
　　渤海海底平坦，多为泥沙和软泥质，地势呈由三湾向渤海海峡倾斜态势。海岸分为粉沙淤泥质岸、沙质岸和基岩岸三种类型。渤海湾、黄河三角洲和辽东湾北岸等沿岸为粉沙淤泥质海岸，滦河口以北的渤海西岸属沙砾质岸，山东半岛北岸和辽东半岛西岸主要为基岩海岸。大量泥沙的堆积使渤海深度变浅，平均水深18米，全海区50%以上水深不到20米，只有辽东半岛南端有一水深 70 多米的凹地。另一方面，海水热力动态深受陆地的影响，表层水温季节变化明显。夏季水温可达24～25℃，冬季水温在 0℃左右，除秦皇岛、葫芦岛一带外，普遍有结冰现象，但冰层不厚，一般为15～30厘米，冰期1～3个月不等。渤海盐度较低，大部分海区均低于30。海面风浪较小，沿岸平均波高0.3～0.6米。
　　3 海水源热泵项目设计方案
　　3.1海水源热泵取水管网设计
　　由于海水具有潮汐特点，而且渤海临海区域地势较缓，因此，传统的筑堤引渠提水模式不太适合该项目。而利用海底地势平缓的特点，往往可以采用在海底敷设管网的取水模式，从而可以避免诸多筑堤取水的困扰。
　　首先自海岸线贯升至海底约1公里，沿海底敷设两根DN200的高密度聚乙烯PE管道，管道间距≧30米;同时，在海底预先每隔20米浇灌一座5米深(长宽分别为0.35米×0.35米)的混凝土基础，同时以铁锁固定管道于其上。
　　其次，在取水口采用PVC材质过滤网焊接固定于供/回水管道口;管道口垂直竖起，高度不低于1米，以防止取水过程中吸取大量海底泥沙，阻塞供水管道。同时，在近海岸附近，供回水管道通过阀门进行联通，以便于间歇性的冲洗清洁抽水管道。
　　再次，考虑到项目为度假山庄，因此在冬季肯定为营业的淡季，整套系统必然存在着间歇性的停机。在此期间，管道内部的水无法排空防冻，因此，水平管网系统在进机房的沿途中，水平埋深为3.2米(该区域冻土层1.6米)，不仅比冻土层深，而且还避开了该区域的市政管网系统。同时，PE管道的上部和下部均敷设了30公分的黄沙层，且间隔5米设计断层性支撑座，以利于保护管道。
　　最后，取水管道在机房内，进离心泵和水源热泵主机之前，要安装高精度水质过滤器，以减少海水中的沙砾等对主机换热器的堵塞。