水源热泵技术在冬季海参养殖过程中的应用

摘要：在烟台牟平海参养殖过程中，冬季海水加热采用了水源热泵技术，以当地近似于海水的地下水为低位热源，通过水源热泵及钛合金板换，将低位热能转换成高位热能用于海参生长所需的海水加热。
　　烟台牟平的很多海参养殖户，在离海边五、六里的陆地上建造了海参养殖车间，同时他们挖渠将海水引入养殖车间，车间内以培育海参苗为主。引入车间内的冬季海水在2℃左右，夏季水温在25℃左右，适宜海参苗生长的海水温度是18±2℃。往年冬季，养殖户均以锅炉加热海水进行养殖，夏季则安装冷水机组进行海水降温。经勘察得知，当地地下水温度是12℃，即便是冬季最冷的时候也基本保持不变，由于距海较近，地下水的成分(含盐量)接近海水。因此，我们决定用水源热泵取代锅炉加热冬季海水，取代冷水机组在夏季进行海水降温。
　　一、系统原理及设计
　　将冬季2℃的海水用水源热泵机组直接升温至18±2℃选用的机组较大，也不利于节能。考虑到当地冬季地下水12℃的情况，采用Ⅰ级钛合金板换将2℃海水先和地下水换热，将海水升温至7℃，然后将7℃海水引入Ⅱ级钛合金板换和来自水源热泵机组的热水进行换热，达到18℃送入海参池。水源热泵机组冷凝器进水25℃，出水温度35℃，蒸发器进水温度12℃，出水温度8℃。
　　系统设计：
　　以每小时处理80m3 海水为例计算负荷：
　　海水由2℃升温至18℃所需热量：Q 总=80000*(18-2)/860=1488kw，Ⅰ级钛合金板换换热量：QⅠ=80000*(7-2)/860=465kw;机组制热量：Q 机=1488-465=1022kw =Ⅱ级钛合金板换换热量。
　　井水由12℃经过Ⅰ级板换降至8℃，海水由2℃升至7℃，两者逆流换热，对数温差为：△tm=5.48℃;机组侧循环水由30℃经Ⅱ级板换降至25℃，海水由7℃升至18℃，逆流换热，对数温差为：△tm=14.8℃
　　⑴选用满液式水源热泵机组SNHPUK-940M 制热量1001.8kw,机组运行工况为：6℃蒸发温度，35℃冷凝温度。
　　⑵板换换热面积计算：Ⅰ级钛合金板换F=Q/(K*△tm)=465kw/(3*5.48)=28.3m2Ⅱ级钛合金板换F=Q/(K*△tm)=1022kw/(3*14.8)=23m2
　　⑶选水泵：计算得B1=80m3/h B2=100 m3/h B3=176 m3/h　1、冬夏季系统流程图为：

　　其他：
　　夏季运行时根据海水及地下水情况调节机组蒸发温度及冷凝温度即可冷却海水至18℃。海水在进入Ⅰ级板换前已经专用海水过滤装置对悬浮物的过滤、清除杂质防止板换的堵塞。
　　二、结束语
　　1、该工艺加热项目自2008 年十月份调试完毕投入运行以来，机组运转效果良好，运行费用较燃煤锅炉节约20%-30%，机组自动控制程度高，无须专人值守;且海水供水温度稳定，避免了人为烧锅炉出水有误差的情况，为海参养安全养殖提供了保障;无须专门的煤场;机组维护费用低;使用寿命达15 年以上，大大超过了锅炉的使用寿命;不污染环境，响应了可持续发展的号召。
　　2、该工程通过Ⅰ级板换利用地下水天然低位热能将冬季海水预热到7℃，夏季大部分时间不开机组，仅通过该Ⅰ级板换即可将海水降温至18℃，大大节省了能源，节约了费用。即便夏季机组运行，由于将地下水通入了冷凝器，机组冷凝温度低，运行功率小，比安装传统的冷水机组运行费用大大降低。另外，冬季加热、夏季制冷海水，这也是单纯安装锅炉或冷水机组系统所不能做到的。