232浙江舟山市某商务中心海水源热泵项目应用分析.doc

浙江舟山市某商务中心海水源热泵项目应用分析 1青岛理工大学环境与市政工程学院 2北海工程设计院 李绪泉1 胡松涛1 施志钢1 王刚1 霍尚龙2 摘要：本文结合浙江舟山海域的特点，针对舟山市某商务中心项目提出了抛管式的闭式海水源热泵方案，分析了该商务中心利用海水源热泵供冷供热的可行性，并对该方案的设备初投资和运行费用进行估算，为海水源的热泵系统的设计、施工提供基础。 关键词： 海水源热泵 塑料盘管换热器 运行费用 1 工程概况 舟山市普陀区东港商务中心地处舟山本岛东侧沿海，与其东边的普陀山隔莲花洋相望，莲花洋北口与杭州湾相通，南为朱家尖跨海大桥和普沈水道，该中心用地即是浅滩填埋而成，其新建护岸线距离莲花洋主航道约1200m。 一期广场建筑面积约为15万万m2，配套建筑面积为5万m2，共计20万m2；预留建筑面积为30万m2，全部工程建筑为50万m2。 本项目的主要内容就是采用海水源热泵系统解决以上范围内建筑物的冬季采暖与夏季制冷及全年供生活热水的问题。 2 设计条件及负荷确定 2.1 设计参数 (1) 夏季空调室外计算干球温度：34.5℃ (2) 夏季室外计算湿球温度：28.5℃ (3) 冬季空调室外计算干球温度：-3℃ (4) 夏季室内计算温度：26℃；冬季室内计算温度：20℃ 2.2 建筑冷、热负荷 由甲方提供的资料知，一期工程建筑面积为15万m2，其夏季冷负荷为14300 kW；冬季热负荷为9824 kW。一期工程预留5万m2，合计一期工程建筑面积为20万m2，二期工程规划预留建筑面积30万m2，一期、二期工程合计建筑面积为50万m2，暂称为整体工程。按照该负荷指标计算冷热负荷，其建筑冷热负荷见表1。 表1建筑冷热负荷表 名称 建筑面积 (万m2) 冷负荷 （kW） 热负荷 （kW） 备注 一期工程 20 二期工程 0 28600 19648 总体工程 50 47667 32747 2.3 海水取水温度的确定 根据提供的海洋水质、水温资料确定海水的计算温度。夏季水温在28℃左右，冬季在9℃左右，夏季海水的进出口温差取5℃，冬季考虑海水的结冰、防冻问题，海水的进出口温差取5℃，二次媒介质可以考虑采用自来水。 2.4 海水承担的负荷 海水源热泵机组的COP值冬季取3.5（考虑冬季最不利工况），夏季取6.0。计算系统供冷工况下释放到循环水的总热量和供热工况下自循环水的总吸热量。计算结果见表2。 名称 循环媒水 区域 供冷工况媒介水吸收的热量（kW） 供热工况媒介水提供的热量（kW） 一期工程 二期工程 全部工程 表2 循环媒水的总吸热量、释放热量 表1作为后面选择热泵机组的依据；表.2作为选择海水换热器、水泵等的依据。 3 海水源热泵空调系统方案 本工程拟采用海水源热泵对商务中心供冷、供热。由于在海边打渗水井的方式，虽然具有冬季水体温度高、易处理等优点，但因其具有高污染性及水量不稳定性等原因，因此，在本项目中不推荐使用。故在本文重点对采用高密度聚乙烯塑料管作为热交换器的抛管式海水源热泵系统进行分析。 本源热泵系统 图.1 海水源热泵原理图 3.1 塑料盘管管壁与流体换热温差的计算 考虑塑料盘管换热温差大，冬季媒介水的温度低，防止媒介水出现结冰现象，故需要计算塑料盘管管壁与流体换热温差，确定媒介水的温度。 塑料盘管壁温tw=9℃，盘管长度L=100m，盘管内外径分别为20mm/25 mm，管壁导热系数λ=0.38W/(m.k)，盘管进出水温差△t=5℃。根据计算可得盘管内的水流速v=0.53m/s。根据管内流速可得管内水流的对流换热系数为h=2052W/(m2.K)，媒介水上岸的温度为5.5℃,根据计算结果，可以考虑不采用防冻剂，而通过完善的自动检测与控制系统，通过系统的运行调节，来达到防冻安全的目的，直接采用自来水作为媒水介质。 3.2 塑料盘管换热器的长度计算 塑料盘管热交换器的长度取决于供冷供况时水环路的最大散热量或者供热工况时水环路的最大吸热量，对于本项目盘管换热器的换热量见表2。 夏季海水进换热器的温度为28℃，冬季海水的进水温度为9℃，盘管长度与热负荷的比值为26m/kW计算，对于一期工程总的盘管长度为： Lt1= 22245×26=578370m 对于二期全部工程盘管总的长度为: Lt2= 33367×26=867542 m 3.3 塑料盘管换热器的设计 塑料盘管换热器的设计主要是设计热交换盘管的构造和流程。 (1) 等长盘管的数量 一期工程等长盘管的数量为： N1= Lt1/100=578370/100=5784个 二期工程等长盘管的数量为： N2= Lt2/100=867542/100=8676个 （2）环路集管