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制冷空调
பைடு நூலகம்
Ｒｅｆｒｉｇｅｒａｔｉｏｎ Ａｉｒ Ｃｏｎｄｉｔｉｏｎｉｎｇ ＆ Ｅｌｅｃｔｒｉｃ Ｐｏｗｅｒ Ｍａｃｈｉｎｅｒｙ
技术交流
冷却水箱 供水 热泵主机
回水
都比较稳定，而且退潮和涨潮对换热器的工作影响不 大， ２８￣３０ｍ 深度的海底距离海岸线也不是很远，大概 ３００ｍ 左右。 本设计的建筑物离海岸线大约为 ２００ｍ。 根 据资料查找可得： 海深 ３０ｍ 处的水温为： 夏季： ２４℃ 、 ［３］ 冬季 １８℃， 水速变化为 ０￣０．３ｍ／ｓ 。 海深 ３０ｍ 处的压力 P 由液体压强公式计算： P ＝ ρgh ＝１．０３×１０－ ３×９．８×３０＝０．３０２８２ＭＰａ 符合 １．２ 节中对毛细管承压的要求。
在实际施工中按冷却水水泵出口到换热器的距离 来铺设管材， 水泵出口设置 ＰＶＣ 管， 管径选取按设备 ［６］ 配置管材， 按相关参数 计算管径内的实际流速 、 比摩 阻 、 沿程阻力及局部阻力 。 局部阻力为沿程阻力的 ３０％， 进而可计算出管道总阻力。 选取冷却水泵时泵的 流量和沿程阻力应有 １０％～２０％的富裕量。
地球海域面积辽阔， 海面时刻受到太阳的照射， 海 域周围具体气候条件，这些因素都使得海水温度会因 地、 因时而异。 为尽量提高海水源热泵空调系统的效率 及降低运行成本， 在设计海水源热泵空调系统时， 对其 海水源换热器的性价比分析与设计方案选取就显得尤 为重要。
Ｎｏ．６／２０１１ 总第１４２期 第３２卷
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T１ —系统供水温度， ℃； T２ —系统回水温度， ℃； T３ —换热水体环境的温度， ℃。 夏季冷负荷： T + Ts2 - T qs ＝ s1 s3 ×１００ 2
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（２ ）
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Ｎｏ．６／２０１１ 总第１４２期 第３２卷
技术交流 冬季热负荷： T + Tw2 - T qw ＝ w1 w3 ×１００ 2 式中 Ts１ —系统夏季供水温度， ℃； Ts２ —系统夏季回水温度， ℃； 热泵主机进行换热。 （３ ）
Abstract: Ｔｈｉｓ ｐａｐｅｒ ｄｅｓｃｒｉｂｅｄ ｔｈｅ ｏｐｅｒａｔｉｎｇ ｃｈａｒａｃｔｅｒｉｓｔｉｃｓ ａｎｄ ｅｎｅｒｇｙ－ ｓａｖｉｎｇ ａｄｖａｎｔａｇｅｓ ｏｆ ｔｈｅ ｓｅａ ｗａｔｅｒ ｓｏｕｒｃｅ ｈｅａｔ ｐｕｍｐ ａｉｒ ｃｏｎｄｉｔｉｏｎｉｎｇ ｓｙｓｔｅｍ，ａｎｄ ｔｏｏｋ ａ ｃｅｒｔａｉｎ ｐｌａｚａ ｃｏｍｍｅｒｃｉａｌ ｂｕｉｌｄｉｎｇ ｏｆ ｔｈｅ ｃｏａｓｔａｌ ｃｉｔｙ Ｘｉａｍｅｎ ｆｏｒ ｅｘａｍｐｌｅ， ａｎａｌｙｓｅｄ ａｎｄ ｄｉｓｃｕｓｓｅｄ ｂｒｉｅｆｌｙ ｔｈｅ ｄｅｓｉｇｎ ｏｆ ｔｈｅ ｓｅａｗａｔｅｒ ｈｅａｔ ｅｘｃｈａｎｇｅｒ ａｎｄ ｔｈｅ ｃｏｏｌｉｎｇ ｗａｔｅｒ ｓｙｓｔｅｍ． Key words： ｓｅａ ｗａｔｅｒ ｈｅａｔ ｐｕｍｐ； ａｉｒ ｃｏｎｄｉｔｉｏｎｉｎｇ； ｈｅａｔ ｅｘｃｈａｎｇｅｒ； ｃｏｏｌｉｎｇ ｗａｔｅｒ
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海水源热泵冷却水系统的设计分析
2.1 冷却水类型的确定 因本次设计采用了图 ２ 的海水源热泵空调形式， 所以采用的海水源热泵冷却水系统为闭式系统。对于 闭式系统：只有膨胀水箱通大气，所以系统的腐蚀性 小， 因系统简单， 冷耗损失较少， 而且不受地形的限制。 由于在系统最高点设置了膨胀水箱，整个系统充满了 水， 冷却水泵的扬程仅需克服系统的流动摩擦阻力。 冷却水系统类型采用循环冷却水系统，该类冷却 水系统在空调工程中应用较广泛，且在运行过程中只 需少量的补给水就能满足整个水系统需求，不足之处 则是该冷却水系统需要增设循环泵和冷却构筑物。 2.2 冷却水箱的设计 本设计在主机房旁边加设了冷却水箱，如图 ２ 所 示， 加设冷却水箱的原因是： 由于冷却水管管段较长， 冷水循环泵容易产生气蚀现象。冷却水箱起到了膨胀 水箱和补水作用， 保证冷却水泵入口不发生气蚀现象。 依据文献 ［４］， 冷却水箱的容积应不小于循环水量的 １．２％， 大小由设计中计算出的冷却水循环量来决定。 2.3 冷却换热器的选型 毛细管网换热器具有很好的抗海水腐蚀的特性， 其优点有利于设立在海水之中，故本设计采用毛细管 网换热器作为冷却换热器。 毛细管网换热器的选型［５］， 换热器换热量计算式为： T + T2 - T q＝ 1 （１ ） 3 ×１００ 2 式中 q —换热量， Ｗ／ｍ２；
海水
水泵
换热器
图 2 海水源热泵空调形式Ⅱ
术条件考虑， 本次设计采用此设置。 1.2 海水源热泵空调换热器的选取 本设计选用毛细管网换热器：毛细管网换热器模 拟毛细血管调节人的体温来调节室内表面温度，以流 动的水为介质传递热量。 结构特点：毛细管网换热器由两根供回水主管和 若干毛细管组成集配式结构， 流量分布均匀、 水力损失 散热表面积大。 小、 材料特点：制作毛细管网的原料可以是 ＰＰ－ Ｒ、 ＰＥ－ ＲＴ 或 ＰＢ 等可热熔性树脂， 均是绿色环保的原料， 具有耐高温、 耐高压、 耐腐蚀的特点， 从而使毛细管网 具有广泛的用途 使用特点： 毛细管网轻薄 、 柔软 、 荷载小 、 结构合 理、 性能优良， 因此具有安装方便 、 高效节能 、 高舒适 绿色环保的特点。 度、 按照以上特点，毛细管网换热器十分适合于布置 在海水之中， 而且毛细管柔软的特点， 不容易在换热器 中积聚垃圾、 海藻等物， 几乎不需要维护。 毛细管网在温度 t＝６５℃，压力 P＝０．６ＭＰａ 工况下 使用寿命为 ５０ａ，毛细管网长期工作压力一般不超过 ０．６ＭＰａ， 爆破压力 ５．６ ＭＰａ。 毛 细 管 网 外 径 ４．３ｍｍ， 内 径 ２．５ｍｍ， 壁 厚 δ０．８ｍｍ， 干 管 为 ｄｅ２０。 单 片 毛 细 管 网 标 准 宽 度 为 ６６０ｍｍ， 毛细管长度根据设计图纸而定， 考虑到水力平 衡等问题， 一般长度不大于 １２ｍ［２］。 1.3 地区周边海水情况对换热器的影响 以厦门的海水平均温度取两个参考时间，分别是 ２ 月和 ７ 月， 经统计 ２ 月份海平面平均水温为 １２．５℃， ７ 月份海平面平均水温为 ２８．５℃。 由于选取的换热器具有耐高温、耐高压和耐腐蚀 的特点， 故不需要考虑海水盐度和海水的腐蚀性问题。 只需要考虑海水的流速和平均温度。由于将换热器置 于海中， 故海水的流速对换热器的安全有很大的影响。 经过查找资料， 水越深， 水速就越稳定。考虑到施工问 题， 本设计选择在海平面 ２８￣３０ｍ 处设置换热器。因为 对于厦门地区来说， ２８￣３０ｍ 处，水温变化和水流速度
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结语
海水源热泵空调系统是具有节能、环保意义的可 再生能源系统， 其研究、 推广及应用都有很大的发展空 间和市场前景。其水源换热器的设计和应用的性价比 是关键，本文只是就换热器的摆放方式进行了简要的 探讨，并对其冷却水系统相关设备的设计及计算选型 进行分析， 但对于任一给定的具体实际工程， 设计者还 是需要从实际的能耗特性、经济性以及系统的可靠性 等方面进行更详细的计算与分析，才能使海水源热泵 空调系统在实际工程应用中达到最终满意的效果。
参考文献：
［１］ 蒋爽， 等． 海水热泵系统的应用及发展前景［Ｊ］． 节能与环保 ２００５。１０： １１～１４． ［２］ 路延魁． 空气调节设计手册［Ｍ］． 第二版．北京： 中国建筑工业出版社， １９９５． 等．东海沿岸海水表层温度的变化特征及变化趋势［Ｊ］． 海洋学 ［３］ 郭伟其， 报， ２００５， ９ （５ ） ：１～８． ［４］ 电子工业部第十设计研究院．空气调节设计手册［Ｍ］．北京：中国建筑工 业出版社， ２００２． ２００５． ［５］ 陆亚俊． 暖通空调［Ｍ］． 北京：中国建筑工业出版社， ［６］ 付祥钊． 流体输配管网［Ｍ］．北京： 中国建筑工业出版社， ２００５．
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海水源热泵空调系统设计浅析
李 锐
（广东海洋大学 工程学院 ， 广东 湛江 524025 ）
以沿海城市厦门某广场商用楼 摘要:阐述了海水源热泵空调系统的运行特性及其节能优势， 为例， 就其海水源换热器及冷却水系统等设计方面作了简要的分析和探讨。 关键词: 海水源热泵； 空调； 换热器； 冷却水
中图分类号： TU831.4
文献标识码： B
文章编号： 1006- 8449 （2011 ） 06- 0061- 03
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引言
1.1 按照换热器的摆放位置区分的两种形式 图 １ 所示的形式 Ⅰ是利用水泵从海中抽取海水， 经过水处理后， 送到用户端中设置的一个水池中， 在水 池布置换热器。 这样有利于换热器的保养， 减少换热器 的损坏。 但是由于建筑空间有限， 很难设置足够大的储 水池。而且海水需经过水处理， 水处理的初投资较高， 运行费用也很高。以现有的技术力量还很难从根本上 降低该工程的经济运行成本。
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Ts３ —换热水体夏季环境温度， ℃； Tw１ —系统冬季供水温度， ℃； Tw２ —系统冬季回水温度， ℃； Tw３ —换热水体冬季环境温度， ℃。 换热面积计算公式： A ＝Q （４ ） q 式中 A —换热面积， ｍ２； Q —总负荷量， Ｗ。 可分别算出夏天换热面积 As 和冬天换热面积 Aw 。 其上两值选其一作为换热器的面积，设计原则本 应选数值较高的作为换热面积参数，但由于该工程位 于厦门， 属于夏热冬暖地带。 故所算出的夏季冷负荷必 然大于冬季的热负荷。 根据制冷原理， 同一循环的制冷 量小于制热量， 故所选热泵机组的制冷量小于制热量， 所以所选机组的制热量大于建筑冬季热负荷。综上所 述，应选择夏季的换热面积作为选取换热器的参考依 k 取 １．１５。 据。并乘上安全系数 k， 所以： 换热器的换热面积： A ＝ As × １．１５ 实际工程设计中采用的换热器板块为 ３ｍ×５ｍ 的 厚度约为 ０．１５ｍ， 板块 外框， 一个板块的面积为 １５ｍ２， 数为 N ＝５０７８／１５＝３４０ 块。长度为 ３４０×０．１５＝５１ｍ。 2.4 冷却水泵选取 冷却水泵的作用：能对热泵主机处理完的高温水 加压， 使其克服管道阻力， 到达毛细管网换热器中与海 再由冷却水箱供给到 水换热， 并循环回到冷却水箱中。