海水源热泵系统的制作方法

本实用新型涉及海水源热泵系统，属于热泵技术领域。

背景技术：

中国是一个能源短缺的国家，同时也是一个能源消费大国。近几年，我国国民经济持续快速增长，能源需求增长在3％～5％，建筑能耗占全社会总能耗约30％，而采暖空调能耗占建筑总能耗的55％。现有的冷暖供应系统存在以下不足：冷暖供应需装设暖气和空调两套装置，增加了用户的初投资；夏季制冷装置以空调为冷却源，效率相对不高，夏季使用高峰时城市电网负荷较大，用户耗电多；冬季以燃煤锅炉供暖，环境污染较大，能源利用率相对不高，用户费用也较高。如何根据地理条件，开发利用绿色、环保、可再生能源，以符合国家发展循环经济和可持续发展的大政方针，是亟需解决一项课题。海水源热泵是一种节能、环保、可再生的绿色新能源，是我国调整能源结构，发展可再生能源策略的重点推广项目之一，具有广泛的推广应用前景。

海水源热泵系统是水源热泵技术中的一种，它是利用海水中吸收的太阳能和地热能而形成的低温水、低位热能资源，并采用热泵原理，通过少量的高位电能输入，实现低位热能向高位热能转移的一种技术。即利用海洋所蕴藏的能量作为热源或冷源，冬季通过热泵机组将海水中热能传递转移到需供暖的建筑物内，夏季通过热泵机组将建筑物内的热量散失转移到海水中，从而实现冬季供暖、夏季制冷。此外，由于海水源热泵的冷热源均采用清洁无污染的海水，还能减少因燃煤和燃油污染，缓解温室效应和酸雨现象，因此，海水源热泵系统有利于节能环保。

技术实现要素：

本实用新型提出了一种海水源热泵系统，采用开式间接利用海水方式，海水不直接进入热泵机组进行能量交换，可避免海水对热泵机组的腐蚀；且该系统运行费用低，节能效果明显，可实现高效、节能、环保的目的。

本实用新型是采用以下的技术方案实现的：一种海水源热泵系统，包括海水沉箱及设置在海水沉箱内的海水潜水泵，海水潜水泵通过输送管道连接海水-乙二醇水溶液换热器的第一进液口，海水-乙二醇水溶液换热器的第一出液口通过设有乙二醇水溶液循环水泵的介质循环管道连接热泵机组的输入端Ⅰ，海水-乙二醇水溶液换热器的第二出液口通过排液管道将放出冷热量的海水输送回大海，热泵机组的输出端Ⅰ连接分水器，其输入端Ⅱ通过冷-热水循环水泵连接集水器，输出端Ⅱ连接海水-乙二醇水溶液换热器的第二进液口；分水器、集水器与末端用户连接。

进一步地，海水潜水泵的进水口位置设置有电解海水装置。

进一步地，海水潜水泵垂直安装在海水沉箱内，进水口离海水沉箱底部不应小于300mm。

进一步地，海水潜水泵管道上设置有除污装置。

进一步地，海水-乙二醇水溶液换热器采用钛含量99％的钛板。

进一步地，海水沉箱的进水口设在水下8m处。

进一步地，海水沉箱的进水口与排液管道的排水口水平距离不小于50m，垂直距离不小于5m。

工作原理：本实用新型采用开式间接利用海水的方式，利用海水-乙二醇水溶液换热器将海水与热泵机组隔离开，避免海水直接进入热泵机组而腐蚀热泵机组。首先，海水潜水泵将海水通过输送管道送至海水-乙二醇水溶液换热器，使其与热泵机组回水在海水-乙二醇水溶液换热器中实现能量交换，把海水的冷热量传递给换热介质(乙二醇水溶液)，再通过换热介质的循环将冷热量传递给热泵机组的蒸发器或冷凝器，而放出冷热量的海水则通过排液管道输送回海面。经热泵机组制热或制冷的热媒介质通过分水器输送到末端用户，从而实现建筑物空调系统的制热或制冷效果。

本实用新型的有益效果是：

(1)本实用新型所述的海水源热泵系统，采用开式间接利用海水方式，海水不直接进入热泵机组进行能量交换，可避免海水对热泵机组的腐蚀；不锈钢的海水潜水泵放置在海水沉箱内，可以防止潮汐起落对海水潜水泵冲刷造成的破坏；

(2)本实用新型所述的海水源热泵系统，海水沉箱的进水口海水温度稳定，而排水点在海边，因此换热后排放的海水对取水区域海水温度的影响小；

(3)本实用新型所述的海水源热泵系统，与海水直接接触的设备只有海水潜水泵和海水-乙二醇水溶液换热器，若选择可拆式的耐腐蚀的换热器，则当海水-乙二醇水溶液换热器受到腐蚀或管路堵塞时，可以方便的进行更换或清洗；

(4)本实用新型所述的海水源热泵系统，供热和制冷效率高，运行费用低，高效、节能环保，不受环境条件限制，应用范围广。

附图说明

图1是本实用新型的结构示意图。

图2是本实用新型海水潜水泵间平面布置示意图。

图3是本实用新型使用状态示意图。

图中：1、电解海水装置；2、输送管道；3、第一进液口；4、海水-乙二醇水溶液换热器；5、第一出液口；6、乙二醇水溶液循环水泵；7、输入端Ⅰ；8、热泵机组；9、输入端Ⅱ；10、冷-热水循环水泵；11、集水器；12、分水器；13、输出端Ⅰ；14、输出端Ⅱ；15、第二进液口；16、第二出液口；17、排液管道；18、海水潜水泵；19、海水沉箱；20、大海；21、除污装置。

具体实施方式

为使本实用新型的目的、技术方案和优点更加清楚，下面结合附图和具体实例，对本实用新型提出的海水源热泵系统进行进一步说明。

如图1至3所示，本实用新型所述的海水源热泵系统，包括海水沉箱19及设置在海水沉箱19内的海水潜水泵18，海水潜水泵18通过输送管道2连接海水-乙二醇水溶液换热器4的第一进液口3，海水-乙二醇水溶液换热器4的第一出液口5通过设有乙二醇水溶液循环水泵6的介质循环管道连接热泵机组8的输入端Ⅰ7，海水-乙二醇水溶液换热器4的第二出液口16通过排液管道17将放出冷热量的海水输送回大海20，热泵机组8的输出端Ⅰ13连接分水器12，其输入端Ⅱ9通过冷-热水循环水泵10连接集水器11，输出端Ⅱ14连接海水-乙二醇水溶液换热器4的第二进液口15；分水器12、集水器11与末端用户连接。

海水潜水泵18垂直安装在海水沉箱19内，其进水口离海水沉箱19的底部不小于300mm。海水潜水泵18的进水口位置设置有电解海水装置1，通过电解海水装置1电解海水产生次氯酸钠溶液，电解海水释放于海水潜水泵18进水口的周围用于防止海生物在海水潜水泵18内及该系统系统管路内的繁殖及滋生。海水潜水泵18管道上设置有除污装置21，以保证输送管路不堵塞。

为了防止冬季结冰，换热器的换热介质一般采用防冻液；防冻液包括氯化钙、氯化钠、乙醇、乙二醇、甲醇、醋酸钾、碳酸钾溶液等。考虑到流体的凝固点、系统能耗、对材料的腐蚀性、对环境的影响、火灾风险、价格和来源等因素，本实用新型采用海水-乙二醇水溶液换热器4。海水-乙二醇水溶液换热器4采用钛含量99％的钛板，来实现小温差换热，并根据末端用户负荷选取海水-乙二醇水溶液换热器4的台数。

海水沉箱19采用水泥，尤其采用中、低水化热水泥，海水沉箱19内设有鹅卵石用于海水的过滤。海水潜水泵18安装在相对密闭的海水沉箱19内，海水经设有过滤器的海水沉箱19进水管进入海水沉箱19内，在海水沉箱19内减缓流速，成为相对稳定的海水源，保证海水水质良好，海水温度稳定。海水经海水沉箱19内减缓流速利于泥砂沉淀，很好地防止了进水管堵塞，一旦有堵塞情况，也容易清理。

海水沉箱19进水管的进水口与大海20连接，进水口位置应根据当地海水温度变化曲线确定，并在同一季节内水温随时间的变化不大的海水深度选择为进水口的位置；另外，还要控制该位置的极限水温，冬季不宜低于1℃，夏季不宜高于30℃；本实用新型海水沉箱19的进水口设在水下8m处，这样既可减少投资，又能保证进行热量交换的海水水温稳定。为了避免热积聚现象，选择水流循环通畅的海区位置作为排液管道17的排水口。为了保证排水口处水温对进水口水温不会造成影响，进水口确定后，使进水口、排水口要保持一定的距离，通常水平方向不小于50m，垂直方向相差不小于5m。海水沉箱19的重量要足以抵抗海水潮汐的冲击而不移位。海水沉箱19可采用组合式，组合式海水沉箱19要保证进水口的畅通。

为满足海水潜水泵18进水口的海水正常吸取，海水沉箱19的海水进水量V_进要大于海水潜水泵18的海水出水量V_出，即V_进≧V_出；海水沉箱19在其进水管畅通未堵塞的正常情况下，海水沉箱19进水管管径和海水潜水泵18出水管管径满足R_进²×N_进/R_出²×N_出≧1，其中：R_进为海水沉箱19的海水进水管道直径，R_出为海水潜水泵18的海水出水管直径，N_进为海水沉箱19的海水进水管根数，N_出为海水潜水泵18的海水出水管根数；在海水沉箱19进水管堵塞的非正常情况下，为确保本系统最低1小时正常用水和1小时检修时间，海水沉箱19仓格截面积按V_出＝QT＝SH确定，式中：V_出为海水潜水泵18的海水出水量，Q为海水潜水泵18的吸水流量，T为发现海水液位下降报警至处理的反应时间1小时，S为海水沉箱19的仓格截面积，H为极限水位差，海水潜水泵18出水管与输送管道2连接。

海水中具有自然界中最丰富的天然电解质，有很强的腐蚀性，本系统的管道宜采用HDPE管或316L不锈钢管，与海水潜水泵18连接部分的输送管道2采用316L不锈钢管，采用不锈钢法兰连接；与换热器连接部分的输送管道2采用HDPE塑料管，热熔连接。海水潜水泵18选用泵体材料为904L(AISI)规格的不锈钢，且采用阴极保护防腐蚀措施，带有导流外套。海水潜水泵18的叶轮、泵轴等主要部件采用耐海水腐蚀材质。海水潜水泵18采用不锈钢且放置在海水沉箱19内，可以防止潮汐起落对海水潜水泵18冲刷造成的破坏。

海水中的贝类等海生物繁殖迅速，水泵、输送管道2的外壳将不同程度附着海藻等海洋生物，影响其使用寿命和运行效果。因此，在每年设备运行间歇期，将海水潜水泵18从海水沉箱19中取出，对附着的海藻、海蛎子等海洋生物进行人工清理，并检查其漏电和防腐等情况。经过检查保养后，待制冷或制热季节，再将海水潜水泵18及其管道重新安装固定到位。

本实用新型适用于沿海地区利用海水源热泵技术进行制热和制冷的工业与民用建筑项中。

当然，上述内容仅为本实用新型的较佳实施例，不能被认为用于限定对本实用新型的实施例范围。本实用新型也并不仅限于上述举例，本技术领域的普通技术人员在本实用新型的实质范围内所做出的均等变化与改进等，均应归属于本实用新型的专利涵盖范围内。