北戴河海水空调设计方案.doc

北戴河冶金疗养院海水源热泵中央空调系统设计方案（北京）高新技术有限公司设计方案一、 工程概况本工程为秦皇岛北戴河冶金疗养院中央空调工程，设计采用海水源水源热泵中央空调系统，满足夏季制冷、冬季采暖需求。二、设计参数1.海水温度: 经我公司在秦皇岛当地实际工程经验，由近海海水井内抽出来的海水水温常年保持在10-20之间夏季海水温度变化范围：约1520冬季海水温度变化范围：约10152.设计负荷: 夏季空调设计冷负荷：982kW 冬季设计供暖热负荷：1006kW三、海水源热泵中央空调系统设备选择1、主机设备选择海水源中央空调原理：利用热泵技术，夏季通过水源热泵机组把房间中的热量排放到海水中，冬季通过水源热泵机组把海水中的热量提取出来供房间的取暖需要。在机组配置过程中考虑到本方案中要求满足夏季制冷，冬季采暖。我们按照次要求进行主机设备的配置，选用情况如下。空调系统：选用2台LSBLGR-600S型机组，机组参数分别为：LSBLGR-600S 制冷量：542KW，制冷功率75.6KW 制热量： 595KW，制热功率116KW 机组在标准工况下可提供总制冷量1084KW、总制热量1190Kw。为保证使用效果，设计温度采用偏于安全的值，海水进水温度夏季采用20、冬季采用10，此时机组的效率有所下降。根据机组性能曲线对机组参数进行修正取制冷量修正系数0.91、制冷功率修正系数1.22；制热量修正系数0.85、制热功率修正系数0.97。此时机组参数为LSBLGR-600S 制冷量：493KW，制冷功率92KW 制热量： 506KW，制热功率113KW 因此在最不利工况下，仍可提供冷负荷986Kw、热负荷1012Kw，可满足使用要求。 2、循环水泵 空调水循环泵：根据冬夏冷负荷和所选用的机组，空调冷冻水流量为200m3/h，选用KQL100/160-15/2型离心水泵3台，二用一备。其性能参数为：流量100 m3/h，扬程32m，功率15KW3、潜水泵 海水用量在夏季达到最大值。夏季海水温度20度，制冷时提取10度温差，则空调用海水需求量为106 m3/h。冬季海水温度10度，制热时提取6度温差，则空调用海水需求量为136 m3/h。则海水最大用量为136m3/h。本工程取水采用海边打井的方式，单井出水量和井深区域差距可能较大，需根据实际确定。潜水泵将采用海水专用具有特殊防腐工程的材质。4、全自动软水器为防止系统结垢，本方案末端水系统，热水加热循环系统均注入软化水。现采用FY-0.8型单头单罐全自动软水器，连续产水小时软化水量0.8立方。四、主要附属设备参数表设备名称型号参数数量参考厂家全自动软水器FY-0.8产水量0.8 m3/h1海水处理仪HY-6经济流量145 m3/h1软水箱V=1m31旋流除砂器XL-1501快速除污器KC-2001空调循环泵KQL100/160-15/2Q=100 m3/h，h=32m，N=15KW3落地膨胀水箱NZP0.81-50231五、机组控制1）、冬季：2台LSBLGR-600S型机组供暖，设定系统供水温度在50/45，当水温低于45，微电脑将发出指令，2#机组开始逐级（0255075100）加载，如2#机组加载50后，水温达到50后，则保持一段时间，如水温继续上升，则1#机组开始卸载至75，保持运行。2台机组轮流加载、卸载，以使每台机组的寿命保持一致，单台机组可逐级加载、卸载，可减小启动电流对变压器的冲击。2）、夏季：2台LSBLGR-600S型机组制取7/12冷冻水；设定系统供水温度在7/12，当水温高于12，微电脑将发出指令，2#机组开始逐级（0255075100）加载，如2#机组加载50后，水温达到7后，则保持一段时间，如水温继续下降，则1#机组开始卸载至75，保持运行，2台机组轮流加载、卸载，以使每台机组的寿命保持一致，单台机组可逐级加载、卸载，可减小启动电流对变压器的冲击。六、海水利用本方案放弃了传统的机组与海水通过板式换热器换热的做法。采用了海水直接进入主机换热的方式。此种系统流程更为直接，实施工艺也更为简单。而且减少了一次换热过程，从而提高的热量的有效利用率，提高了整体的效率。另外，海水换热系统需要采用耐腐蚀的换热器，一般为钛板换热器，而钛板换热器的造价很高，大概为普通不锈钢换热器造价的5倍以上，因此本工程的一套换热系统造价非常昂贵。而直接利用海水的方式可以去掉换热系统，节省该部分投资。七、海水取水由于工程附近的海水水质受赤潮影响较大，海水质量因天气变化而变化，特别是多雨季节海水中的含泥砂量比较大，所以本方案采用在工程附近的海边适当位置打浅层井适当的取水方式，即海水通过土壤和沙石渗透到取水井，再用潜水泵（或深水泵）把海水送到机组中换热，换热后海水直接排放到大海中。此方案直接从海水中有以下优点：一、海水是通过土壤和沙石的过滤后进入取水井的，所以海水的水质不受天气的影响，并且海水的含泥沙量少。二、海水是通过渗透进入取水井的，所以可以很好的解决海水中的海藻问题，防止海藻对海水系统的堵塞。三、海水在通过土壤进入取水井的过程中与土壤之间进行了一定程度上的换热，对海水的温度能起到一定的调节作用，即夏季海水在经过土壤进入取水井后温度能降低2度左右，冬季海水温度能升高2度左右，这样就能提高水源热泵的制冷制热效率，节省运行费用。本工程海水最大需量为136立方/h，按照经验值暂按照单井出水量35立方/小时、井深50米考虑，设计抽水井4口。海水输送管道采用PVC管材、聚氨酯发泡保温后在冻土层下埋设。八、海水的处理 海水的水质较差，海水中含有一定的泥砂和各种盐，如果在进入机组以前不经过一定的处理，对机组和管路有一定的堵塞和腐蚀影响，特别是对一般的金属部件腐蚀相当严重，因此在海水系统的设计上必须考虑到对海水系统的处理和设备选择上要着重考虑设备的防腐性能。本方案中对海水的处理要点如下： 对泥砂的处理：从取水井出来的海水中带有少量的泥沙，如果不经过相应的处理，泥沙将在机组的换热器中结垢，严重影响机组的使用效果，所以我们将在海水系统上加一套泥沙处理装置-旋流除砂器。对金属阳离子的处理：海水中含有大量的金属离子，当海水进入机组的冷凝器，由于冷凝器内是高温高压的制冷剂气体，海水容易在冷凝器中结垢，所以海水在进入机组前要对其中的金属阳离子进行一定的处理，本方案将在海水进机组以前加一套海水处理仪。海水源热泵中央空调系统投资设备名称型号参数单价（万元）数量总价（万元）机房系统海水源热泵LSBLGR-600S2全自动软水器FY-0.8产水量0.8 m3/h1海水处理仪（防腐）HY-6经济流量145 m3/h1软水箱V=1m31旋流除砂器（防腐）XL-1501快速除污器KC-2001空调循环泵KQL100/160-15/2Q=100 m3/h，h=32m，N=15KW3落地膨胀水箱NZP0.81-50231机房设备、管道、阀门、保温、电器、电缆等安装机房系统小计取水系统抽水井井深50米、单井出水量35 m3/h4潜水泵流量35 m3/h4海水输送管道（管材、阀门、保温、开土、回填等）取水系统小计末端空调系统根据工程经验按照120元/m2估算海水源热泵技术简介海洋是一个巨大的可再生能源库，进入海洋中的太阳辐射能除一部分转变为海流的动能外，更多的是以热能的形式储存在海水中，而且海水的热容量又比较大，为3996KJ/（m3.），而空气只有1.2KJ/（m3.），非常适合作为热源使用。把海洋作为一种冷热资源，能量是取之不尽、用之不竭的，也是可再生的。如何充分利用海水资源，一直是国内外热泵领域研究的重要课题。我国海水资源丰富，海岸线长达1万8千余公里，四周环绕渤海、黄海、东海及南海，有众多的岛屿和半岛，大部分处于温带和亚热带，海水温度相对于大气温度而言冬暖夏凉，是一种良好而丰富的低品位热源。目前沿海城市是我国经济发展最快的地区，对中央空调采暖、制冷的需求量很大。如果海水源热泵技术能够得到充分的推广和利用，对缓解空调用电压力、节约能源、保护环境具有重要的现实意义。一、海水源热泵技术原理海水源热泵的工作原理和地温中央空调系统的工作原理一样，都是利用热泵技术实现冬季采暖、夏季制冷，同时提供生活热水，只是由于海水具有腐蚀性，普通的地温中央空调系统难以直接应用。地温中央空调系统的工作原理如下：冬季采暖时原理图： 在冬季供暖时热泵机组以地下水（或其它热源水）为吸热源，工质在蒸发器中吸取低温热源水的热量蒸发，经压缩机压缩成高温高压的过热蒸汽，然后进入冷凝器内释放热量来加热系统循环水，制取45-50（最高可达65）的热水送入空调房间达到制热目的。夏季制冷时原理图：在夏季制冷时热泵机组以地下水（或其它热源水）为排热源，工质在蒸发器中吸取空调房间来的系统循环水的热量而蒸发，制取7冷水送入空调房间达到制冷目的，工质再经压缩机压缩成高温高压的过热蒸汽，然后进入冷凝器，把热量释放到低温热源水中。二、目前国内外海水源热泵技术现状由于海水对碳钢、紫铜等普通金属具有较强的腐蚀性，因此，与海水接触的金属均需要进行防腐处理。在海水源热泵技术发明以前，不论是国内，还是国外，在采用海水作为热泵热源时，都是在普通热泵机组与海水之间加装一套钛合金不锈钢板式换热器。该方案由于增加了中间换热器，不可避免地增加了中间换热温差，导致机组的效率下降，无法充分地发挥出海水热泵的优势，同时更由于钛合金不锈钢板式换热器价格昂贵，因此使得这项技术的推广应用受到了很大的限制。于1999年在大连星海湾酒店建立了全国第一个海水源热泵系统，所采用的方式就是中间加装钛合金不锈钢板式换热器的方式，后来又陆续建设了几个小型工程，但由于初投资过高，没有得到更广泛的推广、应用。针对以上情况，的科研人员经过刻苦公关，反复实验，终于在2003年发明了具有自主知识产权的海水源热泵技术。该技术的最大特点是可以直接将海水引入热泵机组，不仅可以消除中间换热温差，提高系统的运行效率，最大限度地发挥出海水源热泵的优势，而且大大降低了海水源热泵系统的初投资，使得海水源热泵技术具有非常优秀的性价比。从