本實(shí)用新型涉及海水源熱泵系統(tǒng)，屬于熱泵技術(shù)領(lǐng)域。

背景技術(shù)：

中國(guó)是一個(gè)能源短缺的國(guó)家，同時(shí)也是一個(gè)能源消費(fèi)大國(guó)。近幾年，我國(guó)國(guó)民經(jīng)濟(jì)持續(xù)快速增長(zhǎng)，能源需求增長(zhǎng)在3％～5％，建筑能耗占全社會(huì)總能耗約30％，而采暖空調(diào)能耗占建筑總能耗的55％?，F(xiàn)有的冷暖供應(yīng)系統(tǒng)存在以下不足：冷暖供應(yīng)需裝設(shè)暖氣和空調(diào)兩套裝置，增加了用戶的初投資；夏季制冷裝置以空調(diào)為冷卻源，效率相對(duì)不高，夏季使用高峰時(shí)城市電網(wǎng)負(fù)荷較大，用戶耗電多；冬季以燃煤鍋爐供暖，環(huán)境污染較大，能源利用率相對(duì)不高，用戶費(fèi)用也較高。如何根據(jù)地理?xiàng)l件，開發(fā)利用綠色、環(huán)保、可再生能源，以符合國(guó)家發(fā)展循環(huán)經(jīng)濟(jì)和可持續(xù)發(fā)展的大政方針，是亟需解決一項(xiàng)課題。海水源熱泵是一種節(jié)能、環(huán)保、可再生的綠色新能源，是我國(guó)調(diào)整能源結(jié)構(gòu)，發(fā)展可再生能源策略的重點(diǎn)推廣項(xiàng)目之一，具有廣泛的推廣應(yīng)用前景。

海水源熱泵系統(tǒng)是水源熱泵技術(shù)中的一種，它是利用海水中吸收的太陽能和地?zé)崮芏纬傻牡蜏厮?、低位熱能資源，并采用熱泵原理，通過少量的高位電能輸入，實(shí)現(xiàn)低位熱能向高位熱能轉(zhuǎn)移的一種技術(shù)。即利用海洋所蘊(yùn)藏的能量作為熱源或冷源，冬季通過熱泵機(jī)組將海水中熱能傳遞轉(zhuǎn)移到需供暖的建筑物內(nèi)，夏季通過熱泵機(jī)組將建筑物內(nèi)的熱量散失轉(zhuǎn)移到海水中，從而實(shí)現(xiàn)冬季供暖、夏季制冷。此外，由于海水源熱泵的冷熱源均采用清潔無污染的海水，還能減少因燃煤和燃油污染，緩解溫室效應(yīng)和酸雨現(xiàn)象，因此，海水源熱泵系統(tǒng)有利于節(jié)能環(huán)保。

技術(shù)實(shí)現(xiàn)要素：

本實(shí)用新型提出了一種海水源熱泵系統(tǒng)，采用開式間接利用海水方式，海水不直接進(jìn)入熱泵機(jī)組進(jìn)行能量交換，可避免海水對(duì)熱泵機(jī)組的腐蝕；且該系統(tǒng)運(yùn)行費(fèi)用低，節(jié)能效果明顯，可實(shí)現(xiàn)高效、節(jié)能、環(huán)保的目的。

本實(shí)用新型是采用以下的技術(shù)方案實(shí)現(xiàn)的：一種海水源熱泵系統(tǒng)，包括海水沉箱及設(shè)置在海水沉箱內(nèi)的海水潛水泵，海水潛水泵通過輸送管道連接海水-乙二醇水溶液換熱器的第一進(jìn)液口，海水-乙二醇水溶液換熱器的第一出液口通過設(shè)有乙二醇水溶液循環(huán)水泵的介質(zhì)循環(huán)管道連接熱泵機(jī)組的輸入端Ⅰ，海水-乙二醇水溶液換熱器的第二出液口通過排液管道將放出冷熱量的海水輸送回大海，熱泵機(jī)組的輸出端Ⅰ連接分水器，其輸入端Ⅱ通過冷-熱水循環(huán)水泵連接集水器，輸出端Ⅱ連接海水-乙二醇水溶液換熱器的第二進(jìn)液口；分水器、集水器與末端用戶連接。

進(jìn)一步地，海水潛水泵的進(jìn)水口位置設(shè)置有電解海水裝置。

進(jìn)一步地，海水潛水泵垂直安裝在海水沉箱內(nèi)，進(jìn)水口離海水沉箱底部不應(yīng)小于300mm。

進(jìn)一步地，海水潛水泵管道上設(shè)置有除污裝置。

進(jìn)一步地，海水-乙二醇水溶液換熱器采用鈦含量99％的鈦板。

進(jìn)一步地，海水沉箱的進(jìn)水口設(shè)在水下8m處。

進(jìn)一步地，海水沉箱的進(jìn)水口與排液管道的排水口水平距離不小于50m，垂直距離不小于5m。

工作原理：本實(shí)用新型采用開式間接利用海水的方式，利用海水-乙二醇水溶液換熱器將海水與熱泵機(jī)組隔離開，避免海水直接進(jìn)入熱泵機(jī)組而腐蝕熱泵機(jī)組。首先，海水潛水泵將海水通過輸送管道送至海水-乙二醇水溶液換熱器，使其與熱泵機(jī)組回水在海水-乙二醇水溶液換熱器中實(shí)現(xiàn)能量交換，把海水的冷熱量傳遞給換熱介質(zhì)(乙二醇水溶液)，再通過換熱介質(zhì)的循環(huán)將冷熱量傳遞給熱泵機(jī)組的蒸發(fā)器或冷凝器，而放出冷熱量的海水則通過排液管道輸送回海面。經(jīng)熱泵機(jī)組制熱或制冷的熱媒介質(zhì)通過分水器輸送到末端用戶，從而實(shí)現(xiàn)建筑物空調(diào)系統(tǒng)的制熱或制冷效果。

本實(shí)用新型的有益效果是：

(1)本實(shí)用新型所述的海水源熱泵系統(tǒng)，采用開式間接利用海水方式，海水不直接進(jìn)入熱泵機(jī)組進(jìn)行能量交換，可避免海水對(duì)熱泵機(jī)組的腐蝕；不銹鋼的海水潛水泵放置在海水沉箱內(nèi)，可以防止潮汐起落對(duì)海水潛水泵沖刷造成的破壞；

(2)本實(shí)用新型所述的海水源熱泵系統(tǒng)，海水沉箱的進(jìn)水口海水溫度穩(wěn)定，而排水點(diǎn)在海邊，因此換熱后排放的海水對(duì)取水區(qū)域海水溫度的影響小；

(3)本實(shí)用新型所述的海水源熱泵系統(tǒng)，與海水直接接觸的設(shè)備只有海水潛水泵和海水-乙二醇水溶液換熱器，若選擇可拆式的耐腐蝕的換熱器，則當(dāng)海水-乙二醇水溶液換熱器受到腐蝕或管路堵塞時(shí)，可以方便的進(jìn)行更換或清洗；

(4)本實(shí)用新型所述的海水源熱泵系統(tǒng)，供熱和制冷效率高，運(yùn)行費(fèi)用低，高效、節(jié)能環(huán)保，不受環(huán)境條件限制，應(yīng)用范圍廣。

附圖說明

圖1是本實(shí)用新型的結(jié)構(gòu)示意圖。

圖2是本實(shí)用新型海水潛水泵間平面布置示意圖。

圖3是本實(shí)用新型使用狀態(tài)示意圖。

圖中：1、電解海水裝置；2、輸送管道；3、第一進(jìn)液口；4、海水-乙二醇水溶液換熱器；5、第一出液口；6、乙二醇水溶液循環(huán)水泵；7、輸入端Ⅰ；8、熱泵機(jī)組；9、輸入端Ⅱ；10、冷-熱水循環(huán)水泵；11、集水器；12、分水器；13、輸出端Ⅰ；14、輸出端Ⅱ；15、第二進(jìn)液口；16、第二出液口；17、排液管道；18、海水潛水泵；19、海水沉箱；20、大海；21、除污裝置。

具體實(shí)施方式

為使本實(shí)用新型的目的、技術(shù)方案和優(yōu)點(diǎn)更加清楚，下面結(jié)合附圖和具體實(shí)例，對(duì)本實(shí)用新型提出的海水源熱泵系統(tǒng)進(jìn)行進(jìn)一步說明。

如圖1至3所示，本實(shí)用新型所述的海水源熱泵系統(tǒng)，包括海水沉箱19及設(shè)置在海水沉箱19內(nèi)的海水潛水泵18，海水潛水泵18通過輸送管道2連接海水-乙二醇水溶液換熱器4的第一進(jìn)液口3，海水-乙二醇水溶液換熱器4的第一出液口5通過設(shè)有乙二醇水溶液循環(huán)水泵6的介質(zhì)循環(huán)管道連接熱泵機(jī)組8的輸入端Ⅰ7，海水-乙二醇水溶液換熱器4的第二出液口16通過排液管道17將放出冷熱量的海水輸送回大海20，熱泵機(jī)組8的輸出端Ⅰ13連接分水器12，其輸入端Ⅱ9通過冷-熱水循環(huán)水泵10連接集水器11，輸出端Ⅱ14連接海水-乙二醇水溶液換熱器4的第二進(jìn)液口15；分水器12、集水器11與末端用戶連接。

海水潛水泵18垂直安裝在海水沉箱19內(nèi)，其進(jìn)水口離海水沉箱19的底部不小于300mm。海水潛水泵18的進(jìn)水口位置設(shè)置有電解海水裝置1，通過電解海水裝置1電解海水產(chǎn)生次氯酸鈉溶液，電解海水釋放于海水潛水泵18進(jìn)水口的周圍用于防止海生物在海水潛水泵18內(nèi)及該系統(tǒng)系統(tǒng)管路內(nèi)的繁殖及滋生。海水潛水泵18管道上設(shè)置有除污裝置21，以保證輸送管路不堵塞。

為了防止冬季結(jié)冰，換熱器的換熱介質(zhì)一般采用防凍液；防凍液包括氯化鈣、氯化鈉、乙醇、乙二醇、甲醇、醋酸鉀、碳酸鉀溶液等?？紤]到流體的凝固點(diǎn)、系統(tǒng)能耗、對(duì)材料的腐蝕性、對(duì)環(huán)境的影響、火災(zāi)風(fēng)險(xiǎn)、價(jià)格和來源等因素，本實(shí)用新型采用海水-乙二醇水溶液換熱器4。海水-乙二醇水溶液換熱器4采用鈦含量99％的鈦板，來實(shí)現(xiàn)小溫差換熱，并根據(jù)末端用戶負(fù)荷選取海水-乙二醇水溶液換熱器4的臺(tái)數(shù)。

海水沉箱19采用水泥，尤其采用中、低水化熱水泥，海水沉箱19內(nèi)設(shè)有鵝卵石用于海水的過濾。海水潛水泵18安裝在相對(duì)密閉的海水沉箱19內(nèi)，海水經(jīng)設(shè)有過濾器的海水沉箱19進(jìn)水管進(jìn)入海水沉箱19內(nèi)，在海水沉箱19內(nèi)減緩流速，成為相對(duì)穩(wěn)定的海水源，保證海水水質(zhì)良好，海水溫度穩(wěn)定。海水經(jīng)海水沉箱19內(nèi)減緩流速利于泥砂沉淀，很好地防止了進(jìn)水管堵塞，一旦有堵塞情況，也容易清理。

海水沉箱19進(jìn)水管的進(jìn)水口與大海20連接，進(jìn)水口位置應(yīng)根據(jù)當(dāng)?shù)睾Ｋ疁囟茸兓€確定，并在同一季節(jié)內(nèi)水溫隨時(shí)間的變化不大的海水深度選擇為進(jìn)水口的位置；另外，還要控制該位置的極限水溫，冬季不宜低于1℃，夏季不宜高于30℃；本實(shí)用新型海水沉箱19的進(jìn)水口設(shè)在水下8m處，這樣既可減少投資，又能保證進(jìn)行熱量交換的海水水溫穩(wěn)定。為了避免熱積聚現(xiàn)象，選擇水流循環(huán)通暢的海區(qū)位置作為排液管道17的排水口。為了保證排水口處水溫對(duì)進(jìn)水口水溫不會(huì)造成影響，進(jìn)水口確定后，使進(jìn)水口、排水口要保持一定的距離，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沖擊而不移位。海水沉箱19可采用組合式，組合式海水沉箱19要保證進(jìn)水口的暢通。

為滿足海水潛水泵18進(jìn)水口的海水正常吸取，海水沉箱19的海水進(jìn)水量V_進(jìn)要大于海水潛水泵18的海水出水量V_出，即V_進(jìn)≧V_出；海水沉箱19在其進(jìn)水管暢通未堵塞的正常情況下，海水沉箱19進(jìn)水管管徑和海水潛水泵18出水管管徑滿足R_進(jìn)²×N_進(jìn)/R_出²×N_出≧1，其中：R_進(jìn)為海水沉箱19的海水進(jìn)水管道直徑，R_出為海水潛水泵18的海水出水管直徑，N_進(jìn)為海水沉箱19的海水進(jìn)水管根數(shù)，N_出為海水潛水泵18的海水出水管根數(shù)；在海水沉箱19進(jìn)水管堵塞的非正常情況下，為確保本系統(tǒng)最低1小時(shí)正常用水和1小時(shí)檢修時(shí)間，海水沉箱19倉(cāng)格截面積按V_出＝QT＝SH確定，式中：V_出為海水潛水泵18的海水出水量，Q為海水潛水泵18的吸水流量，T為發(fā)現(xiàn)海水液位下降報(bào)警至處理的反應(yīng)時(shí)間1小時(shí)，S為海水沉箱19的倉(cāng)格截面積，H為極限水位差，海水潛水泵18出水管與輸送管道2連接。

海水中具有自然界中最豐富的天然電解質(zhì)，有很強(qiáng)的腐蝕性，本系統(tǒng)的管道宜采用HDPE管或316L不銹鋼管，與海水潛水泵18連接部分的輸送管道2采用316L不銹鋼管，采用不銹鋼法蘭連接；與換熱器連接部分的輸送管道2采用HDPE塑料管，熱熔連接。海水潛水泵18選用泵體材料為904L(AISI)規(guī)格的不銹鋼，且采用陰極保護(hù)防腐蝕措施，帶有導(dǎo)流外套。海水潛水泵18的葉輪、泵軸等主要部件采用耐海水腐蝕材質(zhì)。海水潛水泵18采用不銹鋼且放置在海水沉箱19內(nèi)，可以防止潮汐起落對(duì)海水潛水泵18沖刷造成的破壞。

海水中的貝類等海生物繁殖迅速，水泵、輸送管道2的外殼將不同程度附著海藻等海洋生物，影響其使用壽命和運(yùn)行效果。因此，在每年設(shè)備運(yùn)行間歇期，將海水潛水泵18從海水沉箱19中取出，對(duì)附著的海藻、海蠣子等海洋生物進(jìn)行人工清理，并檢查其漏電和防腐等情況。經(jīng)過檢查保養(yǎng)后，待制冷或制熱季節(jié)，再將海水潛水泵18及其管道重新安裝固定到位。

本實(shí)用新型適用于沿海地區(qū)利用海水源熱泵技術(shù)進(jìn)行制熱和制冷的工業(yè)與民用建筑項(xiàng)中。

當(dāng)然，上述內(nèi)容僅為本實(shí)用新型的較佳實(shí)施例，不能被認(rèn)為用于限定對(duì)本實(shí)用新型的實(shí)施例范圍。本實(shí)用新型也并不僅限于上述舉例，本技術(shù)領(lǐng)域的普通技術(shù)人員在本實(shí)用新型的實(shí)質(zhì)范圍內(nèi)所做出的均等變化與改進(jìn)等，均應(yīng)歸屬于本實(shí)用新型的專利涵蓋范圍內(nèi)。