中国建筑科学研究院空气调节研究所徐伟所长介绍说,海水热泵技术利用少量电能,从海水中提取热量和冷量,达到取热和制冷的目的,不仅可以冬季供暖还可以夏季供冷。
海水热泵技术只是提取海水中的热能,热泵压缩机组运转只使用相当于普通空调运转所需电能的四分之一,整个供热过程不会对空气、水源造成任何污染。同时,使用海水取暖和制冷不需煤炭、油料,大大降低了成本。
海水源热泵技术的原理在于利用地球表面浅层水源(海水)吸收的太阳能和地热能而形成的低温低位热能资源,并采用热泵原理,通过少量的高位电能输入,实现低位热能向高位热能转移的一种技术。
海水吸收了太阳进入地球的相当的辐射能量,并且海水的温度一般都十分稳定。海水源热泵机组工作原理就是以海水作为提取和储存能量的基本“源体”,它借助压缩机系统,消耗少量电能,在冬季把存于海水中的低品位能量“取”出来,给建筑物供热;夏季则把建筑物内的能量“取”出来释放到海水中,以达到调节室内温度的目的。
海水源热泵机组的最大优势在于对资源的高效利用,首先它虽然以海水为“源体”,但不消耗海水,也不对海水造成污染;其次它的热效率高,消耗1千瓦的电能,可以获得3千瓦至4千瓦的热量或冷量,从根本上改变了传统的能源利用方式。
国外有很多应用海水作热泵冷热源的实例。如20世纪70年代初建成的悉尼歌剧院,日本20世纪90年代初建成的大阪南港宇宙广场区域供热供冷工程,利用海水为23300千瓦的热泵提供冷热源。北欧诸国在利用海水热源方面具有丰富的实践经验,其中瑞典就是一个典型应用海水源热泵集中供冷/暖的国家。瑞典首都斯德哥尔摩建设了总能力为180兆瓦的世界上最大的海水热泵站,用于区域供热,占城市中心网输送总量的60%。
专家表示,我国有11万多公里的海岸线,有众多的岛屿和半岛,在开发海水空调方面具有很多得天独厚的有利条件:首先,我国黄、渤海地区有很好的水温条件。海水温度最低的2月份,黄、渤海地区海水表面温度大部分区域在2摄氏度以上,可以满足热泵的运行条件。夏季在水深35米处,海水温度多在13摄氏度左右,山东半岛附近还可以取得温度更低的海水。其次,我国在海水利用方面具备了一定的技术和理论基础。近20年来,我国北方地区和沿海城市由于水资源短缺,在海水直接利用方面有了长足发展。据不完全统计,我国海水作为工业冷却水的年用量为150亿立方米,在沿海热电厂、化工厂得到规模化的应用。
富尔达助力节能减排涌潮头
海水空调的环保效果也是传统空调无法比拟的。负责山东海阳国宾海景酒店?海水中央空调”的技术人员称,将海水引进“海水中央空调”系统,海水中的热能被提取出来后,海水再被原封不动地“送”回大海,到了夏天,海水中的冷量被提取后,海水又被“送”回大海,而这些过程都是通过电脑控制的。
在山东海阳国宾海景酒店工作的锅炉工陈师傅感叹道,“海水中央空调”机组的投入使用让他不用再跟“煤”打交道了。随着海水空调技术的推广使用,越来越多的锅炉工人开始像陈师傅一样逐渐告别浓烟粉尘。
海水水源热泵系统维护成本比较低并且环保。系统不仅能供暖而且可以提供生活热水,具有多重功能,使用寿命一般在15年以上。根据现有实际工程测算,采用海水水源热泵,系统初投资约为每平方米在200—300元,与采用国产冷水机组加锅炉式中央空调系统的初投资大致相同或略低。如山东海阳国宾海景酒店中央空调工程,初投资与燃气锅炉房相比每平方米增加约5l元,每平方米供暖折标准煤15公斤,与燃煤锅炉房每平方米供暖能耗25公斤标准煤相比节能40%。
曾经空调系统的维护成本一度被忽略。和传统空调相比,海水中央空调的维护成本非常低,无需专人看管,节省了占地空间。没有氮氧化物、二氧化硫和烟尘的排放,可以说是无污染。
根据地域、建筑类型、水源热泵方式的不同,海水水源热泵供暖与传统燃煤锅炉供暖相比节能20%一50%,海水水源热泵供冷与传统冷水机组供冷相比节能10%一30%。如果全国每年在2000万平方米建筑中推广应用海水源热泵系统供暖空调,则可替代70万吨左右标煤,或5.2亿立方米左右天然气,削减约470吨氮氧化物和约40吨颗粒物的排放。
海水与大气环境相比,冬暖夏凉,并具有明显的滞后性,是一种良好、清洁并可再生的低品位能源。我国海水资源丰富,海岸线长达几千公里,四周环绕黄海、渤海、东海及南海,临海城市较多,且多为经济发达区,使用中央空调的需求量较大。目前“海水中央空调”技术已经在我国沿海地区正逐渐受到人们越来越多的关注。
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据测算,现有市场上运行的富尔达地温中央空调系统工程,每年节能折标准煤23.6万吨,每年可向大气环境减排:二氧化碳5357.2吨、二氧化硫3776吨、粉尘3540吨、氮氧化物1652吨。
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