海水空調(diào)

加快可再生能源開發(fā)利用是我國實(shí)現(xiàn)可持續(xù)發(fā)展的重 大舉措，而海洋作為容量巨大的可再生能源尚未得到充分的 開發(fā)。使用海水空調(diào)取暖和制冷不需要消耗燃煤和燃油，大 大減少了不可再生能源的使用量。海水空調(diào)將大大緩解沿 海地區(qū)的空調(diào)電力壓力。另外，與建設(shè)中央空調(diào)相比，建設(shè) 海水空調(diào)可以省去鍋爐房、煙囪、制冷機(jī)房、冷卻塔等建筑輔 助設(shè)施，從而節(jié)省大量占地面積和建筑空間。同時(shí)海水空調(diào) 可節(jié)約大量的淡水資源，這一點(diǎn)對于淡水匱乏的我國而言意義重大。

近20年來，我國北方地區(qū)和沿海城市由于水資源 短缺，在海水直接利用方面有了長足的發(fā)展。據(jù)不完全統(tǒng) 計(jì)，我國海水作為工業(yè)冷卻水的年用量為150億立方米，在 沿海熱電廠、化工廠得到規(guī)?；膽?yīng)用。海水空調(diào)技術(shù)節(jié) 能、環(huán)保，是一種真正的綠色能源，我國應(yīng)大力推廣這項(xiàng)技 術(shù)，以緩解日趨緊張的能源、環(huán)保壓力。 影響海水空調(diào)經(jīng)濟(jì)性的主要因素為：①取水泵站離適宜 海水溫度區(qū)域的距離；②空調(diào)總負(fù)荷的大小；③陸上建筑物 的集中程度；④空調(diào)系統(tǒng)的全年使用情況；⑤當(dāng)?shù)仉妰r(jià)與水 位。其他的因素包括當(dāng)?shù)睾５讟?gòu)造，波浪和風(fēng)暴數(shù)據(jù)，當(dāng)?shù)?的氣候，陸上輸配系統(tǒng)的考慮，新舊建筑各占的比例，泄水要 求以及海水的二次利用等。

根據(jù)國外實(shí)際運(yùn)行的系統(tǒng)分析，海水空調(diào)的初投資費(fèi)用是傳統(tǒng)空調(diào)的2倍左右，其中50%的投資費(fèi)用是在海水取、泄放系統(tǒng)中，25%在換熱器或機(jī)組，另外25%在輸配系統(tǒng)；但運(yùn)行和維護(hù)費(fèi)用卻是傳統(tǒng)空調(diào)的15%和30%左右。國外建設(shè)的很多海水空調(diào)系統(tǒng)回收期在3年至5年之間，這取決于空調(diào)系統(tǒng)的大小和利用率以及距離所需海水的距離遠(yuǎn)近。但是并不是所有的海水空調(diào)都有良好的經(jīng)濟(jì)性。如果取水管道過長，空調(diào)系統(tǒng)較小，則可能經(jīng)濟(jì)性能較差。經(jīng)濟(jì)性分析必須綜合考慮以上提到的各種因素影響。根據(jù)對我國大連市一個(gè)128萬平方米的建筑區(qū)域所做的初步測算，海水空調(diào)與傳統(tǒng)方式相比可節(jié)能40%，但初投資比傳統(tǒng)系統(tǒng)高25%以上，運(yùn)行費(fèi)用與傳統(tǒng)系統(tǒng)基本持平。如果國家在電價(jià)、貸款利率等方面給予一定的優(yōu)惠政策，如執(zhí)行民用電價(jià)，則追加投資的回收年限為8至l0年左右，基本接近國家制定的相關(guān)行業(yè)的投資年回收標(biāo)準(zhǔn)。

我國建立的海水資料數(shù)據(jù)庫主要針對海洋漁業(yè)和氣候研究所構(gòu)建的，不能滿足海水空調(diào)系統(tǒng)的設(shè)計(jì)和經(jīng)濟(jì)性分析的需要，特別是缺乏近海域不同深度的水溫資料。海水基礎(chǔ)資料缺乏會影響到整個(gè)海水空調(diào)系統(tǒng)的設(shè)計(jì)和前期的經(jīng)濟(jì)分析的準(zhǔn)確性，不能為項(xiàng)目的決策提供準(zhǔn)確的依據(jù)。海水溫度是海水空調(diào)技術(shù)應(yīng)用成敗的關(guān)鍵，是實(shí)現(xiàn)海水資源利用的核心問題。海水溫度條件主要涉及到海水最冷月和最熱月海水各層的溫度，在這方面我國黃、渤海地區(qū)有很好的水溫條件。海水溫度最低的2月份，黃、渤海地區(qū)海水表面溫度大部分在2℃以上，可以滿足熱泵的運(yùn)行條件。夏季在水深35米處，海水溫度多在13℃左右，山東半島附近還可以取得溫度更低的海水。這就為海水空調(diào)的開發(fā)利用提供了得天獨(dú)厚的自然條件。

我國海水管道及大型熱泵機(jī)組生產(chǎn)水平日趨成熟，對于海水管道的設(shè)計(jì)、過濾、防腐、滅藻能力和換熱器的防結(jié)垢問題已經(jīng)具備了一定的經(jīng)驗(yàn)。同時(shí)我國區(qū)域供熱也有比較成熟的技術(shù)，近幾年來在供熱規(guī)模、系統(tǒng)形式、負(fù)荷變化特點(diǎn)機(jī)組的優(yōu)化配置、管線優(yōu)化設(shè)計(jì)、系統(tǒng)初投資、運(yùn)行能耗的分析等方面進(jìn)行了較深入的研究和探討。這些都為海水空調(diào)的應(yīng)用做好了技術(shù)上的準(zhǔn)備。

我國能源消耗已占世界總能源消耗的11．5%，成為僅次于美國的第二大能源消費(fèi)國。其中建筑能耗占總能耗的比例大約為27%，而在建筑能耗中，用于暖通空調(diào)的能耗占到了55%以上。北方地區(qū)普遍采用燃煤集中供熱方式，對大氣污染相當(dāng)嚴(yán)重。南方地區(qū)空調(diào)的普及使得空調(diào)耗電量劇增， 近年來各大中城市紛紛出現(xiàn)不同程度的電力危機(jī)，高峰供電 缺口越來越大。加上我國人均能源短缺，以燃煤為主，利用效率低，溫室效應(yīng)，臭氧層破壞，酸雨污染等環(huán)境問題較為突出。

相對于傳統(tǒng)的采暖、空調(diào)方式產(chǎn)生的能源及環(huán)境污染問題，海水空調(diào)是一種節(jié)能環(huán)保的空調(diào)方式，能有效提高一次能源利用率，減少溫室氣體的排放等優(yōu)點(diǎn)，在國外已有多年大規(guī)模使用的運(yùn)行經(jīng)驗(yàn)，是實(shí)現(xiàn)海洋資源利用的實(shí)用方式之一，我國有11萬多公里的海岸線，有眾多的島嶼與半島，沿海城市發(fā)展較快，能源消耗與環(huán)境污染嚴(yán)重，冷、熱負(fù)荷相對中，如果利用豐富的海水資源進(jìn)行空調(diào)用途，可以帶來巨大的經(jīng)濟(jì)、環(huán)境及社會效益。

我國當(dāng)前已經(jīng)完全具備建造、運(yùn)行海水空調(diào)系統(tǒng)的技術(shù)條件，如果建造幾個(gè)實(shí)際的海水空調(diào)工程，就可以迅速積累相關(guān)的經(jīng)驗(yàn)，進(jìn)而進(jìn)行大規(guī)模的應(yīng)用。在可再生能源利用方面，相對于外國而言，我國在政策方面還需要進(jìn)一步的工作。從國內(nèi)作的幾個(gè)工程的初步可行性研究來看，和燃煤供熱對比，單純從經(jīng)濟(jì)分析報(bào)告上來看此項(xiàng)技術(shù)優(yōu)勢較低，初投資較高，運(yùn)行費(fèi)用節(jié)省也不明顯。這主要與國內(nèi)能源結(jié)構(gòu)及政策有關(guān)。另一方面，對于海水空調(diào)系統(tǒng)，除了經(jīng)濟(jì)性評價(jià)外，能源環(huán)境評價(jià)也是一個(gè)非常重要的方面。我國應(yīng)建立能源與環(huán)境兩者結(jié)合起來的分析框架，從能源合理利用、減少排放溫室氣體技術(shù)對策以及國家經(jīng)濟(jì)發(fā)展角度等綜合方面進(jìn)行評價(jià)，這種分析可以為國家制定相關(guān)扶持政策提供依據(jù)，對于海水空調(diào)技術(shù)的推廣也非常重要。

低溫海水很久以來就被認(rèn)為是一種有用的能源。受能源危機(jī)的推動(dòng)，國外從20 世紀(jì)70年代開始研究利用海水資源進(jìn)行供冷供熱的空調(diào)研究。瑞典、挪威、美國、加拿大等國家已建成多個(gè)實(shí)際 運(yùn)行的海水空調(diào)系統(tǒng)，其中整個(gè)北歐有180多臺大型海水熱 泵機(jī)組在運(yùn)行。

海水空調(diào)所需的海水溫度可以在深度為500m到800m 深度的范圍內(nèi)得到。一般來說，600m和700m深處可以得到6℃的海水，800m深處可以得到4℃。海水空調(diào)指利用少量 電能，從海水中提取熱量和冷量從而達(dá)到制熱和制冷的目的。其工作原理是：在夏季將建筑物中的熱量轉(zhuǎn)移到海水中，由于海水溫度低，所以可以高效的帶走熱量；而在冬季， 則通過熱泵的運(yùn)行，提取海水中的熱量供給建筑物使用。通 常海水空調(diào)消耗1千瓦的能量，用戶可以得到3至4千瓦以上的熱量或冷量。海水空調(diào)的應(yīng)用主要有兩種方式。

一種是利用海水作水源熱泵的水源，產(chǎn)生冷量、熱量供使用，此方式可以部分甚至全部取代傳統(tǒng)空調(diào)和供熱系統(tǒng)中的冷凍機(jī)和鍋爐；另一種是利用深層海水直接制備冷凍水供冷， 這種方式僅把海水作為天然冷源來使用取代傳統(tǒng)空調(diào)系統(tǒng)中的冷凍機(jī)。兩種方式在工作原理、系統(tǒng)組成和利用海水的條件等方面都存在一定的差異，但兩種方式在某些條件下可 以聯(lián)合使用。海水空調(diào)系統(tǒng)主要包括：海水取水口、排水口、 泄水管道和海水循環(huán)水泵的泄放系統(tǒng)、海水熱泵空調(diào)機(jī)組與熱交換器、輸配管網(wǎng)系統(tǒng)。