針對青島海域的狀況，采用煙臺頓漢布什公司獨有的海水防腐蝕技術，成功地解決了海水直接進機組的防腐蝕問題，降低了設備投資費用，提高了機組效率，節(jié)約了運行費用，實現(xiàn)了制冷、制熱、制熱水的功能，將為青島市及全國的建筑節(jié)能技術的推廣起到良好的示范作用。
[關鍵詞]海水源熱泵機組；節(jié)能環(huán)保；制冷、供暖、洗浴熱水
Successful Application and Development of Dunham-bush Enclose Screw Sea Water Source Heat Pump Units in Qingdao Li Aiyan Zuo Shaoliang Dong Xiaxia Yantai Dunham-bush Industrial Co., LTD Summary] Aim at condition of Qingdao sea, successfully solved the anti-corrosion problem cause by sea water directly into the unit by use Yantai Dunham-bush unique seawater anticorrosion technology. Reduce the equipment investment cost, raise the efficiency and decrease operating cost, realize cooling, heating, hot water function. Built a great role model of building energy efficiency technology to Qingdao and whole country. [key words] sea water source heat pump units; Energy conservation and environmental protection; Cooling, heating, bath hot water
引言
海水源熱泵技術是利用地球表面淺層水源（海水）吸收的太陽能和地熱能而形成的低溫低位熱能資源，并采用熱泵原理，通過少量的高位電能輸入，實現(xiàn)低位熱能向高位熱能轉移的一種技術。采用煙臺頓漢布什公司獨有的海水防腐蝕技術，成功地解決了海水直接進機組的防腐蝕問題，降低了設備投資費用，提高了機組效率，節(jié)約了運行費用。同時又成功地解決了海水溫度隨著室外溫度不斷變化，低溫度提取海水熱量的技術難題。
一、青島海域的海水資源的狀況
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1、地理位置：
青島地處山東半島東南部，位于東經(jīng)119度30分～121度，北緯35度35分～37度09分。海岸線（含所屬海島岸線）總長為862.64公里，其中大陸岸線730.64公里，69個海島的岸線長132公里，總計海岸長862.64公里，大陸岸線占山東省全省岸線的1/4強。海岸線曲折，岬灣相間，面積大于0.5平方公里的海灣，自北而南分布著丁字灣、嶗山灣、小島灣、太清宮口、嶗山口、麥島灣、浮山灣、前海灣、膠州灣、唐島灣等32個海灣，優(yōu)越的自然環(huán)境，優(yōu)良海域的水文條件尤其適合海水源熱泵項目的建設和實施。
2、海水水溫：
青島海域海水平均溫度1月、2月份為5.5℃，12月份為9℃。表1.1全年各月份海平面海水平均溫度（℃）根據(jù)中國海洋信息網(wǎng)、國家海洋預報臺公布的數(shù)據(jù)，2008年2月份青島海域海水溫度約為2－4℃左右。
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1999年至2008年最低表層海水溫度2000年2月15日2.3℃，2005年2月21日2.6℃；
1999年至2008年，取暖季節(jié)最低海水平均溫度6.09℃，取暖季節(jié)最高海水平均溫度8.12℃；
冬季時，海水深度7米處，海水溫度高于表層水溫0.4℃；夏季海水最高溫度25℃左右，海水深度7米處，海水溫度低于表層水溫3.5℃左右。深水區(qū)鹽度31.8‰，冰點溫度-1.7℃；淺水區(qū)域鹽度30.5‰，冰點溫度-1.7℃；PH值8.1。
3.海水水質：
青島海域為較清潔海域，符合國家海水水質標準中二類海水水質的海域，如圖1.3所示。海水鹽度冬夏季為31‰左右。
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4.海水潮位：
海域最低潮位2006-02-27日08時12.5cm，2006年最高潮位380cm，漲潮水滿至海堤，沿河入?？谔庍M入河內(nèi)200米，落潮線距海堤300米。
綜上分析青島海域沿海一線優(yōu)越的地理位置、豐富的海水資源，適合海水源熱泵工程的建設。
二、全封閉螺桿式海水源熱泵機組在青島海域應用的現(xiàn)狀
從頓漢布什公司海水機組的發(fā)展的情況來看，自2004年煙臺萊佛士船廠、爪洼船廠、南通美利昌通寶船務等船廠分別采用海水冷卻的方式選用了頓漢布什海水冷水機組117臺，隨著熱泵技術的發(fā)展，自2006年以后安國陽光逸景、天津中心漁港、大連港、唐山海港、海西船廠、香檳海岸等項目采用頓漢布什海水熱泵機組100多臺，供熱、供冷面積達到200多萬平方米，從熱源的提取的形式看，從最早的直接海水冷卻到打沙灘井的海水供冷、供熱，海水源熱泵的應用積累了大量的經(jīng)驗數(shù)據(jù)，得到了快速的發(fā)展，先針對青島的海西船廠和香檳海岸進行詳細的介紹。
1、青島海西船廠海水源熱泵情況介紹
1.1工程概況
青島海西重機有限責任公司是武漢船用機械有限責任公司的全資子公司，隸屬于中國船舶重工集團，是從事起重機械、港口裝卸機械設計制造的專業(yè)廠家。公司位于青島市經(jīng)濟技術開發(fā)區(qū)，地處膠州灣入口，交通運輸非常方便，總規(guī)劃面積51萬平方米，其中廠房面積30萬平方米，裝配場地面積21萬平方米，碼頭岸線長約1000米。
青島海西重機有限責任公司在廠區(qū)中央空調綜合應用熱泵技術，以工業(yè)余熱、海水資源為熱（冷）源，實現(xiàn)供應生活熱水、冬季采暖、夏季空調的節(jié)能減排項目。通過熱泵形式實現(xiàn)以下功能：
1.1.1利用空壓機冷卻水作為熱泵低溫熱源實現(xiàn)一年四季的洗浴熱水供應。洗浴用水要求每天提供60℃以上的熱水150m3，可供3000人的洗浴。洗浴用水的使用時間主要集中在下午16～18點，其余時間不用（一期工程）。
1.1.2利用海水作為熱泵低溫熱源實現(xiàn)辦公樓、食堂及部分宿舍樓的夏季制冷空調和冬季采暖以及部分宿舍樓的冬季采暖。
1.2、熱泵系統(tǒng)總體設計方案
1.2.1、低溫熱源的情況
廠區(qū)內(nèi)現(xiàn)設計一個空壓機站房，其中150m³的離心式空壓機4臺（每臺空壓機的冷卻水循環(huán)量為90m3/h），主要用于噴涂車間，間歇應用；30m³的空壓機4臺（冷卻水循環(huán)量為40m3/h），主要用于維持正常生產(chǎn)，常年運行（每年只有幾天不運行）。循環(huán)水溫度（從空壓機出來的水）一般為32℃，冬季最低為22℃，夏季最高為42℃，循環(huán)水的溫差在6-12℃左右，取11℃，循環(huán)水的降溫采用冷卻塔進行降溫冷卻。同時，本工程瀕臨黃海，夏季時—5米以下處的海水溫度在22℃以下，冬季海水溫度在3℃以上（大部分時間在5℃以上），也是熱泵一種比較好的低溫熱源。因此，本工程具有比較優(yōu)良的冷熱源，采用熱泵系統(tǒng)實現(xiàn)冬季供暖、夏季制冷，同時一年四季提供洗浴熱水具有得天獨厚的優(yōu)勢。
1.2.2、系統(tǒng)設計方案
1.2.2.1采暖（空調）熱泵系統(tǒng)設計方案
以海水做為熱泵的低溫熱源，實現(xiàn)各種辦公樓和生活宿舍樓的冬季采暖，以及辦公樓、食堂、部分宿舍樓的夏季制冷空調。辦公樓、食堂、1#宿舍樓的末端采用風機盤管形式，冬季供熱，夏季供冷（中央空調形式），2#宿舍樓的末端采用地板輻射采暖形式，冬季供熱，夏季不供冷。
空調部分冷、熱負荷計算表
1.2.2.2洗浴用水系統(tǒng)設計方案
每天提供60℃的洗浴熱水150m3，可供3000人的洗浴。
每天洗浴需總熱負荷：冬季：1.163×150×（60℃-8℃）＝9072KW/天；
通常衛(wèi)生熱水機組每天運行8～14小時，則衛(wèi)生熱水機組總熱負荷為648kw～1134kw。
洗浴用水的使用時間集中在一個時間段，本方案設置2個凈容量各為75m3的蓄熱水箱，總蓄水量150m3，可以充分保證洗浴熱水的用量。
1.2.3、主機及附屬設備選型
1.2.3.1空調部分主機：
機組選型原則：滿足最惡劣工況條件下（海水溫度為3℃時）工程供暖的使用要求。
空調部分主機選用煙臺頓漢布什工業(yè)有限公司生產(chǎn)的立式全封閉螺桿海水源熱泵機組WCFXHP50TN兩臺。
夏季：采用海水作為冷卻水，制冷時，在海水進出水溫度為22/27℃，空調冷水進出水溫度為12/7℃時，機組的制冷量為1666kw，輸入功率為253.7kw，COP值6.57。
冬季：最惡劣工況條件下，全部采用海水做為熱源水，海水進出水溫度為3/0℃，熱水進出水溫度為45/50℃時，機組的制熱量為1659kw，輸入功率為393.5kw，COP值4.22。
正常工作下，利用空壓機余熱水換熱之后的熱源水，熱源水進出水溫度為16/5℃，熱水進出水溫度為45/50℃時，機組的制熱量為1888kw，輸入功率為405.3kw，COP值4.66。
1.2.3.2洗浴熱水：
機組選型原則：為了滿足使用機組使用效率，洗浴用水的使用時間集中在一個時間段，為減少熱泵主機的容量，降低設備初投資，同時在最惡劣工況條件下（海水溫度為3℃時）的能夠正常使用。
洗浴熱水機組選用煙臺頓漢布什工業(yè)有限公司生產(chǎn)的立式全封閉螺桿海水源熱泵機組WCFXHP18SRN兩臺。
冬季：最惡劣工況條件下，全部采用海水做為熱源水，海水進出水溫度為3/0℃，熱水進出水溫度為55/60℃時，機組的制熱量為347kw，輸入功率為111.9kw，COP值3.10。
正常工作下，利用空壓機余熱水換熱之后的熱源水，熱源水進出水溫度為16/5℃，熱水進出水溫度為55/60℃時，機組的制熱量為447kw，輸入功率為115.3kw，COP值3.88。
2、青島香檳海岸的情況介紹
青島香檳海岸住宅小區(qū)，建筑面積總建筑面積159369m2，要求冬季采用地板輻射采暖，夏季采用風機盤管制冷。本項目經(jīng)過2010-2012年冬季的運行，性能穩(wěn)定，該項目通過了財政部、建設部“可再生項目能源在建筑應用中示范項目”的審批。
本工程為青島頤榮置業(yè)房地產(chǎn)開發(fā)有限公司開發(fā)建設的“香檳海岸”小區(qū)和“好望海岸”大廈，工程坐落于青島膠南市經(jīng)濟開發(fā)區(qū)兩河路、海水浴場對面，東靠兩河大河200米，南臨黃海，距離海邊約500米。
“香檳海岸”小區(qū)，末端地板輻射供暖，不供冷、不提供生活熱水，總熱負荷值：4267kW，其中低區(qū)2267kW，高區(qū)2000kW。
“好望海岸”大廈，采暖、供冷末端為風機盤管，總熱負荷：3824.6kW，其中低區(qū)和中區(qū)為2800kW，高區(qū)為1024.4kW，總冷負荷：4246.4kW，其中低區(qū)和中區(qū)為3200kW，高區(qū)為1046.4kW。
選用頓漢布什全封閉螺桿式海水源熱泵機組4臺，WCFXHP69S2臺，WCFXHP54T2臺,機組提供的冷熱水：夏季供冷水，溫度為7/12℃；冬季供熱水，溫度為50/45℃,冬季海水溫度3/0℃，夏季海水溫度22/27℃，室內(nèi)溫度整個冬季都高于18℃。
三、目前推廣海水源熱泵存在的問題
3.1投資的經(jīng)濟性
結合國內(nèi)幾個工程的投資和運行費用的狀況，通過以一個一萬平米的辦公樓的中央空調冷、熱源為例進行了分析,其結果如下:
通過經(jīng)濟分析報告來看，初投資高，為海水源的發(fā)展受到了一定的限制。
3.2技術的可行性
3.2.1海水源熱泵系統(tǒng)的技術關鍵點
海水對金屬材料有著強烈的腐蝕性，因此如何經(jīng)濟、可靠地解決海水對材料的腐蝕性，成了海水源熱泵的技術關鍵點，根據(jù)海水的利用方式，一般分為閉式和開式，其中開式又分為直接利用方式和間接利用方式。
3.2.1.1閉式--是指在冷熱源側采用閉環(huán)的水系統(tǒng)，一般采用高密度聚乙烯塑料管作為熱交換器，直接將其投放于海水中，通過換熱盤管中的介質與海水之間的換熱來實現(xiàn)能量轉移。
這種方式的優(yōu)點主要包括：
①保證了海水與熱泵機組不直接接觸，因此熱泵機組的換熱器無需進行特殊處理，擴大了熱泵機組的選擇范圍；由于不需克服取水口到熱泵機組的靜水高度，閉式系統(tǒng)冷熱源側的循環(huán)水泵比開式系統(tǒng)耗電量低。
其缺點有：
①由于采用塑料換熱盤管進行換熱，其供熱和制冷效率較低；水下?lián)Q熱盤管的布置有一定要求，若布置于公共區(qū)域，有可能遭到人為的破壞，因此其使用范圍小。
3.2.1.2、開式直接利用方式--是將海水經(jīng)過水泵提升，通過取水管道直接引人熱泵機組的蒸發(fā)器（或冷凝器），使海水的熱量（或冷量）直接傳遞給熱泵工質，換熱后的海水再通過排水管道輸送回海面。
其優(yōu)點是：
①由于海水與熱泵機組制冷劑直接換熱，因此在相同條件下比閉式系統(tǒng)供熱和制冷效率高；
②海水外網(wǎng)取水點可布置在較深的海水中，而排水點在海邊，因此換熱后排放的海水對取水區(qū)域海水溫度的影響小，可保證取水點處海水溫度的穩(wěn)定。
其缺點是：
由于海水直接作為換熱介質，與熱泵機組的蒸發(fā)器（或冷凝器）接觸，因此其蒸發(fā)器（或冷凝器）需采取防腐措施，對機組的防腐蝕的工藝和材料要求較高。
3.2.1.3、開式間接利用方式--是指利用換熱器將海水與熱泵機組隔離開，利用循環(huán)水泵將海水通過輸送管道送至換熱器中，使其與熱泵回水在換熱器中實現(xiàn)能量交換，從而將海水的冷熱量傳遞給水環(huán)系統(tǒng)的換熱介質，再通過換熱介質的循環(huán)將冷熱量傳遞給熱泵的蒸發(fā)器（或冷凝器），而放出冷熱量的海水則通過排水管道輸送回海面。
這種方式的優(yōu)點是：機組不與海水接觸，與海水直接接觸的設備只有換熱器，可拆式的鈦板板式換熱器，則當換熱器受到腐蝕或管路堵塞時，可以方便的進行更換或清洗。
缺點是：鈦板換熱器的造價很高，同時由于增加了中間換熱，使冬季進到機組的溫度降低，夏季進到機組的溫度升高，因此整個系統(tǒng)運行費用也比方式2的要高。
因此是應用之前要做一個投資和運行費用的比較，便于系統(tǒng)的選擇。
3.2.2海水源熱泵機組的防腐蝕措施
頓漢布什公司滿液式蒸發(fā)器技術，這為海水源熱泵機組的發(fā)展奠定了基礎，滿液式海水源熱泵相對其它水源熱泵，具有更優(yōu)的節(jié)能效果，但因海水中含有大量的氯離子，對普通換熱器材料具有較強的腐蝕性，因此海水源熱泵的海水換熱器的防腐蝕的措施尤為重要。
常規(guī)換熱器的換熱管通常采用紫銅管，不耐海水腐蝕；海水換熱器的換熱管采用耐海水腐蝕的鋁黃銅管或鎳銅管，更有甚者采用鈦管。B10的經(jīng)濟性和抗腐蝕性在前述幾種換熱管中俱佳，鋁黃銅管最經(jīng)濟，但抗蝕性能比鎳銅管B10差一些，使用壽命會比采用B10換熱管的換熱器短；鎳銅管B30的抗蝕性比B10強，但成本也高許多；對海水抗蝕性最強的是鈦管，但成本也成幾倍趨勢增長，一般只在軍事等極其重要的場所才使用?？筛鶕?jù)用戶對成本和使用壽命的要求提供不同的材質。對于管程為海水側的換熱器（冷凝器和滿液式蒸發(fā)器），為防止海水對常規(guī)容器的管板和水室的腐蝕，這些部位也要采用特殊材質，對機組的工藝的要求非常高。
四、結論：
頓漢布什滿液技術為海水源熱泵技術提供了很好的技術保證。
青島海岸線總長海岸長862.64多公里，具備一個得天獨厚應用海水源熱泵的條件，海水源熱泵是一種節(jié)能環(huán)保的空調系統(tǒng)形式。在任何地區(qū)擬采用這種系統(tǒng)之前，一定要對當?shù)氐暮Ｋ闆r進行深入細致的調查勘探，針對不同的地區(qū)、不同使用規(guī)模、不同的設計形式、不同的機組的配置形式進行合理的配置。
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左景伊腐蝕數(shù)據(jù)與選材手冊北京化學工業(yè)出版社1995
煙臺頓漢布什工業(yè)有限公司李愛彥
（責編：zy）
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