1、 軟件園二期應用海水熱泵技術軟件園二期應用海水熱泵技術 進行區(qū)域供冷和供熱的初步探討進行區(qū)域供冷和供熱的初步探討主要內(nèi)容主要內(nèi)容v研究背景和意義研究背景和意義v海水熱泵技術區(qū)域供冷、供熱系統(tǒng)介紹海水熱泵技術區(qū)域供冷、供熱系統(tǒng)介紹v國外的應用現(xiàn)狀和經(jīng)濟性分析國外的應用現(xiàn)狀和經(jīng)濟性分析v大連和瑞典的氣候對比大連和瑞典的氣候對比v軟件園二期應用海水空調的優(yōu)勢軟件園二期應用海水空調的優(yōu)勢v目前已經(jīng)初步完成的工作目前已經(jīng)初步完成的工作v正在進行的和以后需要做的工作正在進行的和以后需要做的工作v附錄：經(jīng)濟性分析軟件成果展示附錄：經(jīng)濟性分析軟件成果展示一、研究背景和意義一、研究背景和意義1.1研究背景研究背

2、景 世界背景世界背景： 二十一世紀，能源和環(huán)境是人類面臨的兩大問二十一世紀，能源和環(huán)境是人類面臨的兩大問題。在過去的十幾年中，越來越多的工程師和科學題。在過去的十幾年中，越來越多的工程師和科學家開始關心全球的氣候變化問題。這種氣候變化與家開始關心全球的氣候變化問題。這種氣候變化與人們使用煤、石油等礦物燃料有關。并且這些燃料人們使用煤、石油等礦物燃料有關。并且這些燃料在數(shù)量上是有限的，最近的石油和煤價格的上漲對在數(shù)量上是有限的，最近的石油和煤價格的上漲對經(jīng)濟發(fā)展已經(jīng)造成了嚴重的破壞。經(jīng)濟發(fā)展已經(jīng)造成了嚴重的破壞。國內(nèi)背景：國內(nèi)背景： 可持續(xù)發(fā)展和綠色建筑是中國應對這兩大問題可持續(xù)發(fā)展和綠色建筑是

3、中國應對這兩大問題提出的措施。在中國，能源產(chǎn)量和消耗量增長的很提出的措施。在中國，能源產(chǎn)量和消耗量增長的很快，從快，從19801999年間平均的增長率從年間平均的增長率從3.24.3間波動。這其中主要是依靠煤，而相關的排放物間波動。這其中主要是依靠煤，而相關的排放物增長占世界增長占世界CO2的排放量增長率的的排放量增長率的28，在，在2020年年后中國將會取代美國成為最大的后中國將會取代美國成為最大的CO2排放國家。而排放國家。而這其中三分之二的能源最終是利用熱能，其中非常這其中三分之二的能源最終是利用熱能，其中非常大的比例是低溫熱能（家庭熱水，居住區(qū)和商業(yè)區(qū)大的比例是低溫熱能（家庭熱水，居住

4、區(qū)和商業(yè)區(qū)的空調加熱）。的空調加熱）。 剛剛結束的八國會議已經(jīng)提出對中國剛剛結束的八國會議已經(jīng)提出對中國CO2排放排放量要求。中國沒法回避這個問題，不久的將來中國量要求。中國沒法回避這個問題，不久的將來中國會正視這個問題。會正視這個問題。 大連市的情況：大連市的情況： 具體到大連，除了上述問題以外，大連還存在具體到大連，除了上述問題以外，大連還存在缺少淡水的問題，人均淡水占有量是全國的四分之缺少淡水的問題，人均淡水占有量是全國的四分之一，而傳統(tǒng)空調使用冷卻塔進行冷卻，每年的空調一，而傳統(tǒng)空調使用冷卻塔進行冷卻，每年的空調的補水量巨大的補水量巨大 。 以上問題驅使人們不斷探求新的可更新，環(huán)境以上

5、問題驅使人們不斷探求新的可更新，環(huán)境友好的能源。海水熱資源的利用是人們在這過程中友好的能源。海水熱資源的利用是人們在這過程中找到的切實可行的方法之一。找到的切實可行的方法之一。1.2海洋熱資源利用的意義海洋熱資源利用的意義 據(jù)國外資料介紹，據(jù)國外資料介紹，海水是一種很好的熱資源，海水是一種很好的熱資源，主要應用在大中型熱泵系統(tǒng)。在深度主要應用在大中型熱泵系統(tǒng)。在深度2550米的深米的深處，冬季海水的溫度一般是處，冬季海水的溫度一般是(5-8)，結冰問題通常，結冰問題通常不是個問題（冰點通常是不是個問題（冰點通常是 -1 -2)。海洋熱資海洋熱資源在各方面有很多的優(yōu)勢，世界各國也不斷源在各方面有

6、很多的優(yōu)勢，世界各國也不斷重視這方面的開發(fā)利用。重視這方面的開發(fā)利用。二、海水熱泵技術區(qū)域供熱、供冷系統(tǒng)介紹二、海水熱泵技術區(qū)域供熱、供冷系統(tǒng)介紹2.1海水熱泵的工作原理海水熱泵的工作原理 海水水源熱泵系統(tǒng)是以海水為提取和儲存能量海水水源熱泵系統(tǒng)是以海水為提取和儲存能量的冷、熱源，借助壓縮機系統(tǒng)消耗少量電能，在冬的冷、熱源，借助壓縮機系統(tǒng)消耗少量電能，在冬季把存于水中的低位熱能提取出來為用戶供熱；夏季把存于水中的低位熱能提取出來為用戶供熱；夏季則把室內(nèi)的熱量提取出來釋放到水中，從而降低季則把室內(nèi)的熱量提取出來釋放到水中，從而降低室溫，達到制冷的效果。室溫，達到制冷的效果。 海水空調是利用海水資

7、源的一個很好的途經(jīng)。海水空調是利用海水資源的一個很好的途經(jīng)。現(xiàn)在的海水空調在技術上和經(jīng)濟上都是可行的。一現(xiàn)在的海水空調在技術上和經(jīng)濟上都是可行的。一旦安裝后，能源供應是取之不盡的，可以大大減少旦安裝后，能源供應是取之不盡的，可以大大減少對于燃料的依賴。另外海洋熱資源是可更新的、對對于燃料的依賴。另外海洋熱資源是可更新的、對環(huán)境沒有危害的。再次使用海水空調可以大量節(jié)省環(huán)境沒有危害的。再次使用海水空調可以大量節(jié)省淡水資源淡水資源。對開發(fā)商來說建筑物內(nèi)沒有單獨的冷凍對開發(fā)商來說建筑物內(nèi)沒有單獨的冷凍機房，可以提供更大的有效面積。機房，可以提供更大的有效面積。海水水源熱泵原理圖海水水源熱泵原理圖2.2

8、海水空調系統(tǒng)的構成海水空調系統(tǒng)的構成v幾公里長的大管徑海水供水管道幾公里長的大管徑海水供水管道v抗腐蝕的熱泵抗腐蝕的熱泵v把冷、熱水從機房送到各建筑的管網(wǎng)系統(tǒng)把冷、熱水從機房送到各建筑的管網(wǎng)系統(tǒng)v海水回水管道海水回水管道2.3影響海水空調系統(tǒng)經(jīng)濟性的因素影響海水空調系統(tǒng)經(jīng)濟性的因素v融資方法融資方法(包括產(chǎn)權類型和利率包括產(chǎn)權類型和利率) v當?shù)氐暮Ｋ偷匦螤顩r當?shù)氐暮Ｋ偷匦螤顩r v海水空調的區(qū)域特點海水空調的區(qū)域特點 v電價分類電價分類 v海水空調系統(tǒng)的利用率海水空調系統(tǒng)的利用率 三、國外應用現(xiàn)狀和國內(nèi)研究狀況三、國外應用現(xiàn)狀和國內(nèi)研究狀況 世界各國都在研究海水在暖通方面的應用。北世界各國

9、都在研究海水在暖通方面的應用。北歐的瑞典、挪威，美洲的美國、加拿大，亞洲的日歐的瑞典、挪威，美洲的美國、加拿大，亞洲的日本和香港都已經(jīng)有成熟的應用。本和香港都已經(jīng)有成熟的應用。 3.1瑞典的使用情況瑞典的使用情況 斯德哥爾摩斯德哥爾摩26的集中供熱系統(tǒng)熱量來自污水和的集中供熱系統(tǒng)熱量來自污水和海水，熱泵機組的總裝機容量達到了海水，熱泵機組的總裝機容量達到了420MW。海。海水取自海平面以下水取自海平面以下15m處，冬季的溫度大約處，冬季的溫度大約+3 。目前最大的熱泵系統(tǒng)在斯德哥爾摩，共有六臺熱泵目前最大的熱泵系統(tǒng)在斯德哥爾摩，共有六臺熱泵系統(tǒng)組成（每臺系統(tǒng)組成（每臺30MW）具體的參數(shù)如下：

10、）具體的參數(shù)如下：v單臺單臺/總供熱能力：總供熱能力：30MW/180MWv單臺耗電：單臺耗電：8MWv蒸發(fā)溫度：蒸發(fā)溫度：-3v冷凝溫度：冷凝溫度：+82 v海水進出口溫度：海水進出口溫度：+2.5/+0.5 v供水、回水溫度：供水、回水溫度： +80 / +57 v調節(jié)能力：調節(jié)能力：10100%v1988年所有大型的熱泵的年所有大型的熱泵的COP平均值為平均值為3.1（經(jīng)過理論計算（經(jīng)過理論計算COP值大于值大于2，就比燃煤節(jié)能），就比燃煤節(jié)能） 斯德哥爾摩斯德哥爾摩Vrtan熱泵站參數(shù)熱泵站參數(shù) 2000年瑞典區(qū)域供冷情況年瑞典區(qū)域供冷情況斯德哥爾摩斯德哥爾摩斯德哥爾摩斯德哥爾摩熱熱

11、泵泵 機機 組組熱泵機組熱泵機組取水口取水口排水口排水口3.2挪威的使用情況挪威的使用情況 1994年特隆赫姆港一個大型的熱泵系統(tǒng)在年特隆赫姆港一個大型的熱泵系統(tǒng)在STATOIL研究中心投入使用。利用海水做為熱源。研究中心投入使用。利用海水做為熱源。 供熱面積為供熱面積為28000平方，海水溫度為平方，海水溫度為56，選，選用兩臺用兩臺450kW的熱泵機組。的熱泵機組。 設計狀態(tài)的下設計狀態(tài)的下COP值是值是4.0，預計的回收年限為，預計的回收年限為4.5年。年。 3.3加拿大加拿大 哈里法克海港哈里法克海港1986年建立了系統(tǒng)利用海水冷卻兩個商業(yè)建筑年建立了系統(tǒng)利用海水冷卻兩個商業(yè)建筑全部面

12、積是全部面積是30000平方米，采用的管材是聚丙烯材料，平方米，采用的管材是聚丙烯材料，取水深度大約是取水深度大約是25米，夏天配合冷凍機聯(lián)合使用。米，夏天配合冷凍機聯(lián)合使用。3.4日本日本 大阪大阪 最大海水用量最大海水用量13,100 m3/h，供熱供冷的面積，供熱供冷的面積750,000 平方米，系統(tǒng)采用吸收式制冷、冰蓄冷和平方米，系統(tǒng)采用吸收式制冷、冰蓄冷和熱泵系統(tǒng)，海水用于冷卻和熱源。熱泵系統(tǒng)，海水用于冷卻和熱源。3.5其他國家的研究情況其他國家的研究情況 美國的夏威夷、荷蘭的安的列斯群島、關島的美國的夏威夷、荷蘭的安的列斯群島、關島的Tumon海灣、新西蘭的奧克蘭市都在做海水空調的

13、海灣、新西蘭的奧克蘭市都在做海水空調的研究，但他們考慮主要是從深海取水夏天直接與熱研究，但他們考慮主要是從深海取水夏天直接與熱交換器進行換熱輸出冷凍水。交換器進行換熱輸出冷凍水。日本大阪日本大阪3.6海水熱泵系統(tǒng)的經(jīng)濟性分析海水熱泵系統(tǒng)的經(jīng)濟性分析 1994年特隆赫姆港年特隆赫姆港STATOIL 研究中心研究中心（28000平方）熱泵以海水作為熱源，在設計條件平方）熱泵以海水作為熱源，在設計條件下性能系數(shù)為下性能系數(shù)為4.0。與以石油為燃料的傳統(tǒng)供熱系統(tǒng)。與以石油為燃料的傳統(tǒng)供熱系統(tǒng)和傳統(tǒng)的空調系統(tǒng)相比，此海水源熱泵系統(tǒng)每年的和傳統(tǒng)的空調系統(tǒng)相比，此海水源熱泵系統(tǒng)每年的節(jié)能量是顯著的：供熱節(jié)約

14、電節(jié)能量是顯著的：供熱節(jié)約電2.3 GWh（百萬度），（百萬度），制冷節(jié)電制冷節(jié)電0.4 GWh?；厥掌跒?。回收期為4.5年年 。 國內(nèi)青島建筑工程學院進行過這方面的工作，國內(nèi)青島建筑工程學院進行過這方面的工作，對青島開發(fā)區(qū)對青島開發(fā)區(qū)140000平方的地區(qū)進行了兩種不同方平方的地區(qū)進行了兩種不同方案的經(jīng)濟性對比。案的經(jīng)濟性對比。 一種是采用海水熱泵進行供熱和供冷，另一種一種是采用海水熱泵進行供熱和供冷，另一種方案是冬天采用鍋爐供熱，夏天采用冷凍機供冷。方案是冬天采用鍋爐供熱，夏天采用冷凍機供冷。 經(jīng)過對比得到第一種方案的回收年限是經(jīng)過對比得到第一種方案的回收年限是2.803年，第二種是年，第

15、二種是3.85年。第一種比第二種有明顯的優(yōu)年。第一種比第二種有明顯的優(yōu)勢。勢。 四、瑞典和大連的氣候對比四、瑞典和大連的氣候對比 海水熱泵能不能在大連使用，首要的條件是氣候條件是否達海水熱泵能不能在大連使用，首要的條件是氣候條件是否達到要求，為此我們把瑞典和大連的氣候條件進行對比。到要求，為此我們把瑞典和大連的氣候條件進行對比。 從中可以看出大連和瑞典的氣候比較接近，甚至更利用熱泵的從中可以看出大連和瑞典的氣候比較接近，甚至更利用熱泵的使用使用城市城市緯緯 度度 海水全年海水全年平均水溫平均水溫 夏季平均夏季平均水水 溫溫 冬季平均冬季平均水水 溫溫 海水最低海水最低 溫溫 度度 斯斯 德哥德

16、哥爾摩爾摩北緯北緯59度度 7 15 -3 兩個月被兩個月被冰覆蓋冰覆蓋 大連大連北緯北緯40度度 11.2 22-23 0.9-1.7 -1.9 瑞典和大連的位置對比瑞典和大連的位置對比五、軟件園二期利用海水空調的優(yōu)勢五、軟件園二期利用海水空調的優(yōu)勢5.1.地理優(yōu)勢地理優(yōu)勢軟件園二期海深分布圖軟件園二期海深分布圖 軟件園二區(qū)是一個新的開發(fā)區(qū)，沒有相應的供軟件園二區(qū)是一個新的開發(fā)區(qū)，沒有相應的供熱和供冷的配套設施，可以考慮整體的規(guī)劃，特別熱和供冷的配套設施，可以考慮整體的規(guī)劃，特別適合新系統(tǒng)新技術的應用。適合新系統(tǒng)新技術的應用。 開發(fā)區(qū)靠近海洋，附近海水深度適宜，大約深開發(fā)區(qū)靠近海洋，附近海水

17、深度適宜，大約深度在度在2035米間，離海岸線也不是特別遠（由中國米間，離海岸線也不是特別遠（由中國人民解放軍司令部航海保證部提供的圖紙）。人民解放軍司令部航海保證部提供的圖紙）。 開發(fā)區(qū)在初步規(guī)劃中已經(jīng)基本否定了建火力發(fā)開發(fā)區(qū)在初步規(guī)劃中已經(jīng)基本否定了建火力發(fā)電站可能性。擬采用電站可能性。擬采用BHKW燃氣罐裝置。國內(nèi)沒有燃氣罐裝置。國內(nèi)沒有先例，而且還要使用礦物燃料（詳見規(guī)劃說明）先例，而且還要使用礦物燃料（詳見規(guī)劃說明） 。 利用當?shù)刭Y源優(yōu)勢，不受外來因素的影響應該利用當?shù)刭Y源優(yōu)勢，不受外來因素的影響應該是在系統(tǒng)方案選擇中要考慮的重要因素之一。是在系統(tǒng)方案選擇中要考慮的重要因素之一。5.

18、2政策優(yōu)勢政策優(yōu)勢 國外新技術、新能源的應用都可以取得政府的國外新技術、新能源的應用都可以取得政府的優(yōu)惠政策，包括從貸款，利息，稅率，排污和環(huán)保優(yōu)惠政策，包括從貸款，利息，稅率，排污和環(huán)保費用的收取。費用的收取。 開發(fā)區(qū)如果采用這項技術應該同樣可以爭取到開發(fā)區(qū)如果采用這項技術應該同樣可以爭取到政府各方面的支持。政府各方面的支持。5.3人力優(yōu)勢人力優(yōu)勢 大連理工大學人力方面的優(yōu)勢可以和億達公司大連理工大學人力方面的優(yōu)勢可以和億達公司豐富的工程經(jīng)驗相結合。豐富的工程經(jīng)驗相結合。 大工有一個由教授、博士、碩士組成的一個梯大工有一個由教授、博士、碩士組成的一個梯隊，針對出現(xiàn)的問題可以提供可操作性的建議

19、或者隊，針對出現(xiàn)的問題可以提供可操作性的建議或者意見。意見。五、目前已經(jīng)開始做的工作五、目前已經(jīng)開始做的工作1.查閱國外的相關文獻和并對大連氣溫、海水溫度、查閱國外的相關文獻和并對大連氣溫、海水溫度、物性進行了調查，對二者進行了比較。得到結論是物性進行了調查，對二者進行了比較。得到結論是現(xiàn)有的條件基本可以滿足這項技術要求的條件。現(xiàn)有的條件基本可以滿足這項技術要求的條件。2.以大連市利用污水水源熱泵供熱為背景，開發(fā)了水以大連市利用污水水源熱泵供熱為背景，開發(fā)了水源熱泵供熱經(jīng)濟性分析軟件，可以方便地預測熱泵源熱泵供熱經(jīng)濟性分析軟件，可以方便地預測熱泵站投資的經(jīng)濟性，已通過大連市科技局鑒定。站投資的

20、經(jīng)濟性，已通過大連市科技局鑒定。3.調研了大連石化公司的海水冷卻系統(tǒng)，對取水設施、調研了大連石化公司的海水冷卻系統(tǒng)，對取水設施、管線布置，海水管線的防腐和有機物的結垢等問題管線布置，海水管線的防腐和有機物的結垢等問題進行了特別的調研。在工業(yè)的海水冷卻方面大連已進行了特別的調研。在工業(yè)的海水冷卻方面大連已經(jīng)有比較成熟的經(jīng)驗。經(jīng)有比較成熟的經(jīng)驗。4.和瑞典的和瑞典的Axima 公司取得聯(lián)系，就有關熱泵的使用公司取得聯(lián)系，就有關熱泵的使用條件和技術參數(shù)進行了咨詢。條件和技術參數(shù)進行了咨詢。5.對熱泵系統(tǒng)和燃煤系統(tǒng)、冰蓄冷系統(tǒng)進行了經(jīng)濟性對熱泵系統(tǒng)和燃煤系統(tǒng)、冰蓄冷系統(tǒng)進行了經(jīng)濟性分析比較，并編制了相關的軟件。分析比較，并編制了相關的軟件。六、目前正在做的和以后需要做的工作六、目前正在做的和以后需要做的工作1.經(jīng)濟性分析報告經(jīng)濟性分析報告 正在做海水熱泵區(qū)域供冷、供熱系統(tǒng)的經(jīng)濟性正在做海水熱泵區(qū)域供冷、供熱系統(tǒng)的經(jīng)濟性分析報告。借鑒國外一些成熟的算法接合大連的實分析報告。借鑒國外一些成熟的算法接合大連的實際情況進行工程的造價評估和經(jīng)濟性分析。際情況進行工程的造價評估和經(jīng)濟