海水源熱泵系統(tǒng)海水源部分的設(shè)計(jì)和施工特點(diǎn)--------暖通空調(diào)雜志電子版2010年第11期

1、曖通空調(diào)HV&AC 2010年第40卷第11期技術(shù)交流81 Shanrloiig Province Chha海水源熱泵原理圖見圖lo沉箝設(shè)備尬內(nèi)技術(shù)交流 海水源熱泵系統(tǒng)海水源 部分的設(shè)計(jì)和施工特點(diǎn) 青島城市建設(shè)投資集團(tuán)頓軍承摘要 介紹了青島國(guó)際帆船中心工程媒體中心海水源部分的設(shè)計(jì)、設(shè)備的選型并詳細(xì)闡 述了施工工藝、防潮防水措施、設(shè)備和管道的防腐及有機(jī)物污染控制的措施，為海水源熱泵技 術(shù)的應(yīng)用提供了范例。關(guān)鍵詞海水源熱泵沉箱設(shè)備艙有機(jī)物污染施工防腐Characteristics of seawote卜source design and construction forseawaterso

2、urce heat pump systemsB Dim Juii*Abstract Presents the s<!awater source design and e(|uipinent election for Media Center of the Qingdao I nt(brnatio nal Suiting Boat (-enter. Expounds in detail th<fe constru ctio n pro cess, m oist ur(k pr(x)f ing and water proofing measures, antr corrosion an

3、d organie pollution control measures of dev ices and pipeline, providing references for application of seawater source heat pump technology.Keywordsaw ater s<)urce heat pump, caisson equipment cabin, o rganic pollution construct io n.antr corro si on Qingdao IJrfian (Zonstmetion & InveqlmFi*

4、Gmup Qi單0引言海水源熱泵空調(diào)系統(tǒng)采用海水作為冬季的低 位熱源和夏季的冷源，并通過熱泵機(jī)組，加熱熱媒 或冷卻冷媒最終為建筑提供熱暈或冷暈。因受各 種氣候條件以及地域的影響.各沿海地區(qū)的海水情 況各不相同。為盡臺(tái)提高海水源熱泵空調(diào)系統(tǒng)的 供熱/冷效率以及整個(gè)系統(tǒng)的經(jīng)濟(jì)性，有必要研究 在不同的海水資源條件卜海水源熱泵空調(diào)系統(tǒng)的 設(shè)計(jì)施工及運(yùn)行模式。1工程概況媒體中心地處青島國(guó)際帆船中心的最南端,三 面壞海，東靠燕兒島山?？偨ㄖ娣e8 199 m2,地 'F 1層為商業(yè)用房，地上2層為餐廳、辦公及會(huì)議曖通空調(diào)HV&AC 2010年第40卷第11期技術(shù)交流81 空調(diào)皴輔列攢杰de

5、mic Journal Electronic PublisllingiuOI(>Inghts reserved.室,奧運(yùn)期間為帆盼比賽的新聞媒體中心。木工程空調(diào)系統(tǒng)主機(jī)采用水源熱泵機(jī)組,利用 海水通過板式換熱器與乙二醇水溶液進(jìn)行換熱后, 作為熱泵機(jī)組的冷/熱水源冬、夏季分別向建筑物g 頓軍.男.1978年1月生大學(xué)工程師266701青甜市南區(qū)澳門路121號(hào)甲靑闊城市建設(shè)投資集團(tuán) (0532) 66567007E* mail: alj_8X52O 163. com收稿 I期:2(X)9- II- 102主要設(shè)備規(guī)格參數(shù)乙二醇溶液循環(huán)泵：流暈G= 109 m3/h,揚(yáng)程 /= 35 m,功率

6、N= 15 kW,頻率為50 Hz,氣壓 p= 0.8 MPao海水側(cè)鈦板板式換熱器：夏季制冷工況乙二醇 水溶液進(jìn)出口溫度為25 °C/3().5 °C,冬季制熱工況 乙二醇水溶液進(jìn)出口溫度為2. 7 eC/- ().3 C乙二 醇水溶液流S(上108. 72 n? / h.夏季制冷工況海水 進(jìn)出口溫度為24 'C/ 29.5 冬李制熱丁況海水進(jìn) 出口溫度為3. 7 r/0. 7 °C,海水流量(；=108. 72 m' / h,每臺(tái)板式換熱器換熱面積為130 m2,傳熱系 數(shù)為 3 5(X) V7 (m2 - ),水垢系數(shù) 0. 75。海水潛水泵

7、:G二 12() in'/ h, /= 20 m,/V= 1 1 kW, 5() H z,氣壓p- 0. 8 M Pa。電解海水裝置:480 g/ h次氯酸鈉,G二326. 16 nf'/ h o 3海水源熱泵設(shè)備及管路設(shè)計(jì)3.1熱泵機(jī)組按三組選型，采用并聯(lián)方式；每紐5 臺(tái)，每臺(tái)(套)機(jī)組的冷、熱媒水源側(cè)和空調(diào)冷、熱水 源側(cè)設(shè)置獨(dú)立的循環(huán)水泵并在兩側(cè)各設(shè)1臺(tái)備用 泵。冷、熱媒水源側(cè)管路考慮采用加有緩蝕劑和防 泡沫添加劑的空調(diào)用乙二醇水溶液。冷、熱媒水源 側(cè)和空調(diào)冷、熱水源側(cè)設(shè)置定壓補(bǔ)水裝置，補(bǔ)水經(jīng) 過軟化處理。3.2系統(tǒng)屮設(shè)置1臺(tái)換熱機(jī)組，與熱泵機(jī)組并聯(lián), 以便冬于海水溫度過低

8、、水源熱泵達(dá)不到經(jīng)濟(jì)運(yùn)行 時(shí)采用市政供熱通過換熱機(jī)組換熱后供曖。3.3沉箱設(shè)備艙至媒體中心設(shè)備機(jī)房之間的所有 管線采用rt埋方式，乙二醇水溶液供回管道采用 H DPE管，同時(shí)采用聚氨酯發(fā)泡保溫。3.4海水潛水泵外需安裝導(dǎo)流外套并采用陰極保 護(hù)的防腐蝕措施。板式換熱器采用鈦含最在98% 以上的鈦板板式換熱器。3.5潛水泵到板式換熱器之間的管路上采用專用 的海水過濾裝置，清除海水中的雜質(zhì)，保證板式換 熱器的正常運(yùn)行。3.6設(shè)備艙內(nèi)裝設(shè)電解海水防污裝置能有效防止?jié)h類和海蠣子等海牛物在管道.閥門和設(shè)備內(nèi)的滋 生。3. 7電解海水匸作原理：當(dāng)海水流經(jīng)電解槽時(shí)，給 電解槽通以r流電，在電解槽內(nèi)產(chǎn)生如卜反應(yīng)

9、: 3. 8海水管道主要管材采用H DPE管,板式換熱 器和海水潛水泵等設(shè)備接口處為了方便儀表的安 裝采用316L不銹鋼管道，閥門采用316L海水專 用閥門。選用HOPE管是因?yàn)榇斯懿挠幸韵聝?yōu)點(diǎn)和特 性：1) 耐化學(xué)腐蝕，抗內(nèi)、外部及微生物腐蝕，耐 腐蝕性強(qiáng)，適A于輸送酸性、堿性物質(zhì)，輸送污水、 天然氣、煤氣等物質(zhì)；2) 密度小，質(zhì)最輕，運(yùn)輸安裝方便：3) 使用溫度范用廣,低溫性能優(yōu)良，特別適用 于高溫地區(qū)及各種惡劣環(huán)境；4) 彈性模最小，當(dāng)溫度波動(dòng)時(shí)其內(nèi)應(yīng)力較小. 可有效地保證管道安全使用；5) 導(dǎo)熱系數(shù)低,可以起到良好的保溫作用。4海水源熱泵系統(tǒng)的施工海水源熱泵系統(tǒng)施工在本工程中主要分兩部

10、分: 主機(jī)房的施工和沉箱設(shè)備艙的施工。主機(jī)房的施工 與常規(guī)制冷機(jī)房的施工基本相同，在此不作詳細(xì)介 紹,巫點(diǎn)介紹沉箱設(shè)備艙內(nèi)和室外管線的施匸工藝。沉箱設(shè)備艙的施工是海水源熱泵工程中一個(gè) 極為關(guān)鍵的部分,此部分的施工質(zhì)量將血接影響熱 泵主機(jī)的運(yùn)行效果。沉箱設(shè)備艙地處距媒體中心 3(X)多m遠(yuǎn)的測(cè)量碼頭沉箱與海水相通.由于該 處相對(duì)來說屬于近海深水區(qū)域.水深13 m左右， 海水溫度穩(wěn)定，有利于換熱系統(tǒng)吸取更多的熱(冷) 量。沉箱設(shè)備艙內(nèi)包括3臺(tái)海水潛水泵、2個(gè)快速 除污裝置、3臺(tái)板式換熱器、1套電解海水裝置，其 平面圖和剖而圖見圖2oa平面圖b剖面圖圖2沉箱設(shè)備艙平面及剖面圖施匸流程見圖3。I設(shè)備蟲

11、釀|"|_ 音道安裝 水壓試驗(yàn)N匹 1柯畀9)| (<?f?jQi+Aui2denic Journal Electronic Publishing 1 louse. All rigs resSv. http:/wv I系統(tǒng)沖冼I防腐、保溫檢査驗(yàn)?zāi)?2 技術(shù)交流暖通空調(diào)HV&AC 2010年第40卷第11期1) 板式換熱器安裝設(shè)備進(jìn)場(chǎng)后，根據(jù)板式換熱器的外形尺寸進(jìn)行 設(shè)備基礎(chǔ)的放線,然后進(jìn)行設(shè)備基礎(chǔ)的澆筑。待混 凝土強(qiáng)度達(dá)到設(shè)備安裝要求時(shí)安裝設(shè)備。根據(jù)一 般設(shè)備的安裝要求，用平墊鐵和斜墊鐵對(duì)設(shè)備進(jìn)行 找平找正，并裝上地腳螺栓。再用C20混凝土進(jìn) 行二次灌漿。2) 海水潛水

12、泵安裝根據(jù)沉箱設(shè)備艙的結(jié)構(gòu)特點(diǎn)，在直徑1.5 m 圓孔的鋼筋混凝土平臺(tái)匕采用耐海水腐蝕的 316L不銹鋼型鋼及花紋鋼板制作了一個(gè)用于固 定海水潛水泵的操作平臺(tái)。由于潛水泵設(shè)置在水F 11 m深處.根據(jù)現(xiàn)場(chǎng)的施工條件，為每個(gè)潛水 泵預(yù)制了 5段31 6L不銹鋼法蘭短管，然后在分段 連接的同時(shí)用倒鏈將水泵逐步吊入海水中。圖4 為海水潛水泵安裝圖。在水泵安裝時(shí)還要按照海 水漲潮的時(shí)間合理安排施工順序。圖4海水潛水泵安裝圖3) 不銹鋼管道安裝 首先將需要預(yù)制的管段用無齒鋸卜料后, 用角向磨光機(jī)打好坡口，清理管端3() cm內(nèi)的臟 物、汕漬。用烘干的配孌不銹鋼焊條對(duì)下好料的管 道進(jìn)行焊接。焊接后除去熔渣

13、和焊縫兩側(cè)的飛濺 物，然后用專用不銹鋼酸洗膏對(duì)焊口進(jìn)行酸洗、鈍 化處理。 管道忡先從潛水泵出水管處開始安裝，安 裝前要檢查管內(nèi)有無雜物。根據(jù)預(yù)制好的管道編 號(hào)用不銹鋼螺栓逐段連接。并按設(shè)計(jì)圖紙的規(guī)定 位置、標(biāo)高安裝閥門。管道安裝完，用水平尺核對(duì)、 復(fù)核、調(diào)松管道的標(biāo)高及水平度，合格后將管道周 定。4) H DPE管安裝沉箱設(shè)備艙至建筑單體內(nèi)機(jī)房室外ft埋管 管道施工基木相同，值得提的是為了解決乙二醇 溶液的熱傳導(dǎo)問題筆者對(duì)HDPE成品管采取了 聚乙烯夾克聚氨酣發(fā)泡保溫的措施，保溫厚度為 5() mm o后來的運(yùn)行證實(shí)采取這個(gè)措施效果是很理想的。沉箱設(shè)備艙內(nèi)管線的施工。根據(jù)所需的管 材、管件準(zhǔn)備

14、相應(yīng)型號(hào)的HDPE管對(duì)接焊機(jī)現(xiàn)場(chǎng) 量好尺寸后，用云石切割機(jī)卜料。清除管口的毛刺 并用干布擦凈，把管子和管件放入焊機(jī)模具夾緊. 并檢査是否同心。調(diào)整拖動(dòng)的壓力，啟動(dòng)銃刀后，打開液樂泵使 管子及管件緊靠銃刀，銃至管件端口與管子端口緊 靠無縫隙。調(diào)樓熔接壓力,把預(yù)熱至規(guī)定溫度的加熱板放入 機(jī)架，啟動(dòng)液壓泵増壓至管子和管件所需的壓力并符 介規(guī)定的翻邊要求，吸熱取出加熱板后，迅速閉介夾 具,檢查焊口的外觀熔合情況,并保壓15 3() min。所有的管道支架采用常規(guī)的角鋼、槽鋼等鋼型 材制作安裝，支架的防腐采用專用的防海水腐蝕的 汕漆涂刷，酋先將支架除銹后涂環(huán)氧富鋅底漆，再 涂環(huán)氧云鐵中間漆，干膜總厚度1

15、5() Um,而層涂丙 烯酸聚硅氧烷而漆，干膜厚度75 Um o5) 海水閥門安裝安裝前，仔細(xì)核對(duì)閥門的型號(hào)與規(guī)格是否符合 設(shè)計(jì)要求，按規(guī)范規(guī)定對(duì)閥門進(jìn)行強(qiáng)度試驗(yàn)和嚴(yán)密 性試驗(yàn)。安裝時(shí)注意閥桿的方向，應(yīng)方便操作，并 注意介質(zhì)流動(dòng)方向。6) 系統(tǒng)試壓管道安裝完畢后，先把潛水泵出水管控制閥 門、海水回水管閥門及系統(tǒng)泄水閥門關(guān)閉嚴(yán)實(shí)。打 開系統(tǒng)最高處的放風(fēng)閥門。然后打開水源閥門，用 n來水往系統(tǒng)內(nèi)充水，滿水后放凈空氣并將閥門關(guān) 閉。把系統(tǒng)管線全部檢查遍，在漏水處做好標(biāo) 記,水放盡后對(duì)有滲漏的地方進(jìn)行修理修好后再 充滿水進(jìn)行加壓,再?gòu)?fù)査，如管道不滲漏，并持續(xù) 1()15 min.對(duì)管線進(jìn)行驗(yàn)收并辦理驗(yàn)

16、收記錄。最 后拆除試壓水泵和水源把管道系統(tǒng)內(nèi)水淞凈。7) 系統(tǒng)沖洗線的關(guān)扁6騙餓鯨融綁腳Publishing HzAll rights reserved.（下轉(zhuǎn)第112頁）系統(tǒng)沖洗前先把與換熱器連接的管道隔開，臨 時(shí)把進(jìn)出水管線連通，并將儀表拆除，妥善保管。 安裝好用于沖洗用的臨時(shí)水管，然后用自來水往系從表1可知，集中供熱和空氣源熱泵的總凈現(xiàn) 值較低，即這兩種供啜方案較經(jīng)濟(jì)。卜而再?gòu)沫h(huán)保 方而，通過對(duì) 個(gè)供曖季各種污染物排放量的計(jì) 算,分析這兩種供暖方案的環(huán)保效益，如表2所示。表2 個(gè)供曖季污染物的排放量燃煤鍋爐燃?xì)忮仩t空氣源熱泵系統(tǒng)耗能駅19. 9818.4336kg/ nrmx/ nrkW

17、h/ m2TSP/(g/m2)323. 138. 1SO2 排放 ®/(g/ m2)800113. 1359.8NO.扌卄放M/(g/m2)11246. 121.5CO2 排放 T：/ ( kg/ m2)443811.6注：tsp為總懸浮額粒物，是折能懸浮在空氣中，空氣動(dòng)力學(xué)當(dāng)員 宜徑< 100 Um的顆粒物,是大氣質(zhì)呈評(píng)價(jià)中的一個(gè)通用的重 要污染指標(biāo).從表2可看出，空氣源熱泵系統(tǒng)的環(huán)保效益明 顯優(yōu)于集中供熱的兩種方案。通過對(duì)各種形式供曖系統(tǒng)在經(jīng)濟(jì)、節(jié)能、環(huán)保 等方而的比較分析得出：空氣源復(fù)廉式熱泵系統(tǒng)較 適介我國(guó)口前同時(shí)需要供熱和供冷的建筑小區(qū)，無 論初投資、運(yùn)行費(fèi)用還是節(jié)能

18、環(huán)保都優(yōu)于口前所應(yīng) 用的傳統(tǒng)熱泵系統(tǒng)，同時(shí)有利于提高人居生活質(zhì) 量，滿足室內(nèi)的舒適度要求。5結(jié)論5.1節(jié)能空氣源復(fù)貳式熱泵系統(tǒng)與電供曖相比,相當(dāng)于 減少70%以上的電力消耗,與傳統(tǒng)空氣源熱泵機(jī) 組相比能效比增長(zhǎng)24. 4% o所以，空氣源復(fù)會(huì)式 熱泵系統(tǒng)在節(jié)能的同時(shí)還減少和降低了發(fā)電時(shí)一 次能源消耗過程中產(chǎn)生的污染排放和溫室效應(yīng)。 5.2環(huán)保供熱時(shí)省去了燃煤、燃?xì)?、燃油等鍋爐房系統(tǒng),(上接第82頁)統(tǒng)內(nèi)沖水，并保持定的流速。打開板式換熱器前 的泄水閥門，利用安裝在設(shè)備倉內(nèi)的污水泵，把臟 水排入室外用污水管道。系統(tǒng)重復(fù)沖洗,直至沖洗 出口處水色透明度與入口處目測(cè)一致。沖洗完后 把設(shè)在系統(tǒng)管線上Y

19、型過濾器打開，清洗干凈過 濾網(wǎng)罩?；謴?fù)與設(shè)備連接的管道及儀表。5防潮防水措施1)由沉箱設(shè)備倉與海相通.空'(濕度比較尢 特=別是碰匕霧氣大嚴(yán)重影響設(shè)備及電器控制柜元件 的使用壽命，為此施工過程中在設(shè)備倉內(nèi)放置了一 臺(tái)除濕機(jī)使設(shè)備倉內(nèi)保持了較干燥的施環(huán)境。沒有燃燒過程，避免了排煙、排污等污染，使環(huán)境更 優(yōu)美。5.3 一機(jī)多用利用-發(fā)設(shè)備既可供冷，又可供熱。1臺(tái)熱泵 提供兩種熱源，可節(jié)省次性投資，其總投資額僅 為傳統(tǒng)熱泵系統(tǒng)的6(%,并且安裝容易安裝工作 屋比其他系統(tǒng)小，安裝工期短更改安裝也容易。 5.4自動(dòng)化程度高空氣源熱泵機(jī)組運(yùn)行穩(wěn)定，部件較少，自動(dòng)控 制程度高。參考文獻(xiàn)：| 1 |

20、Ma (,iK)yuanw Chai Qinhu. Jiang Y i. Experimental invest igation of air source heat pump for co Id regionsJ. International Journal of Refrigeration, 2003 26 (1): 12- 18I 2|張海峰.相變儲(chǔ)熱些熱泵熱水器的理論與實(shí)驗(yàn)研究D.杭州：浙江大學(xué)，2()05|3王永川.相變儲(chǔ)熱熱泵熱水器及其關(guān)鍵技術(shù)研究D.杭州:浙江大學(xué),2006|49最良，姚楊.姜益強(qiáng).雙級(jí)耦介供暖的理論9實(shí)踐J|.流體機(jī)械,2005,33( 9): 30- 34|5林怡輝，張正國(guó)，王世平.復(fù)合相變蒂能材料的研究進(jìn) 展|