[发明专利]一种海水热泵冷热源的应用方法

说明书

技术领域

本发明涉及一种利用热泵技术提取海水中的冷热量为建筑物供热与空调的方法，属于能源技术领域。

背景技术

采用热泵技术提取低品位的、可再生的清洁能源中的冷热量为建筑物供热与空调，是建筑节能减排的有效途径之一。这些冷热源包括：海水、地下水、土壤、城市污水等等，它们的温度冬季介于0~20℃之间，将其作为热泵的冷热源进行利用时，热泵系统的一次能源（煤、石油、天然气）利用效率可达133%甚至更高，节能幅度可在45%以上。但在利用这些冷热能源时，除只能因地制宜地加以利用以外，还由于它们自身的特点，需要解决一些关键问题。

海水热泵冷热源的关键问题是防腐、防藻、防生物、防垢以及控制水泵的输送能耗。防腐问题尤其难以解决，在采用特殊防腐材质时不仅有可靠性问题，而且造价很高，不能达到推广应用的目的，例如海军铜、镍白铜、钛合金、特种不锈钢等等。防藻、防生物也难以很好解决，通常还使得系统工艺流程复杂，维护量大，维护成本高。

现在探讨应用的方式方法主要有三种：

一、利用防海水的热泵机组，其蒸发器或冷凝器用防腐材质制作，海水直接进入热泵机组，可在海边打井取水。该方式主要解决海水的腐蚀问题，其缺点是可靠性差，无法保证机组在无腐蚀情况下运行15年以上，一旦出现冲刷腐蚀或清洗维护破坏等，机组可能报废，另外还需防生物等措施，初投资也较高。

二、利用钛板换热器先进行换热，将海水冷热量先传递给干净水，再由干净水进入普通热泵机组，可直接抽取海水。该方式主要保护了热泵机组，将问题集中在钛板换热器上，其主要问题是钛板换热器的堵塞清洗问题，另外系统效率低，输送能耗高，初投资更高，达不到推广应用的目的。

三、利用塑料盘管换热，将塑料管以螺旋形盘管等方式浸入海面下，管内流动干净水与海水换热，干净水再进入普通热泵机组。该方式利用塑料管换热，解决了防腐、防藻、防生物、防垢问题，但将塑料管以盘管的形式集中沉浸在海边，其缺点为：（1）管与管之间过于紧密，换热效率低；（2）管环绕量大，管内流动阻力大；（3）影响海域；（4）只能为几千平方米的建筑物小规模应用。

中国专利“CN1442658A”公开了“一种可利用海水源的热泵机组”、中国专利“CN101158523A” 公开了“海水地能热泵系统及提取海水地能的方法”等都属于第一种或第二种方式。

中国专利“CN201081572Y” 公开了“换热器及换热器总成”、中国专利“CN201014844Y” 公开了“海水源热泵空调装置”等属于第三种方式。

还有一些专利文献和公开发表的学术论文，都涉及到了海水冷热源的应用问题，但都未有效或很好地解决防腐、防藻、防生物、防垢、控制水泵的输送能耗以及大规模推广应用等问题。

发明内容

本发明的目的是提供一种海水热泵冷热源的应用方法，它可以有效地解决防腐、防藻、防生物、防垢以及控制水泵的输送能耗等问题，同时向深海提取远距离海水冷热量，以实现海水热泵冷热源的大规模推广应用。

本发明提出的海水热泵冷热源的应用方法，如图1所示，它由如下步骤组成：（一）将多根塑料管沿深海方向往返长直铺设，塑料管长度为50至600米，其中的数根塑料管以不同的形式形成单位管束，其进出水口通过分、集水管并联起来，在单位管束上分散加设重物，将单位管束沉于海底，单位管束与单位管束再通过管路并联起来，管内介质为干净水或含防冻

液的水溶液，介质在管内往返流动过程中吸收海水冷热量，再通过介质输送管线将冷热量传递给热泵机组；（二）热泵机组内部蒸发器与冷凝器的冷热量传递与转换，蒸发器吸收低位热量，冷凝器释放较高位热量；（三）末端冷热水进入热泵机组的冷凝器或蒸发器，将蒸发器或冷凝器中的冷热量带走，并传递至末端散热设备。

运行原理为：介质为干净水或含防冻液的水溶液进入长直往返铺设于海底的换热塑料管内，在管内往返流动过程中吸收远距离海水冷热量，再通过输送管线将冷热量传递给热泵机组，热泵机组内部蒸发器与冷凝器的冷热量传递与转换，蒸发器吸收低位热量，冷凝器释放较高位热量，末端冷热水进入热泵机组的冷凝器或蒸发器，将蒸发器或冷凝器中的冷热量带走，并传递至末端散热设备。

本发明的应用方法具有如下特点及其有益效果：

一、利用塑料管形成管束换热，避免了海水源的防腐、防藻、防生物、防垢等关键问题，还提高了系统的可靠性，并最大限度地降低了系统的初投资；

二、将塑料管束长直往返铺设，可向深海提取远距离海水冷热量，可实现沿深海方向大范围提取海水低位热能；