[發明專利]海水-清水換熱方法與海水-清水換熱器

有效

• 申請號: 201310090482.X
• 申請日: 2013-03-08
• 公開（公告）號: CN103185466A
• 公開（公告）日: 2013-07-03
• 發明（設計）人: 尚德敏;李金峰;李偉
• 申請（專利權）人: 哈爾濱工大金濤科技股份有限公司
• 主分類號: F28C1/14
• 分類號: F28C1/14
• 代理公司: 暫無信息
• 代理人: 暫無信息

技術領域

本發明涉及熱交換技術，特別是涉及海水-清水換熱方法與海水-清水換熱器。

背景技術

利用海水作為冷熱源，通過海水源熱泵對建筑進行采暖空調，可以直接減少其他短缺能源的消耗，同時還可以達到廢物利用的目的，是資源再生利用、發展循環經濟、建設節約型社會、友好環境的重要措施。

海水源熱泵實現了廢熱的回收利用，變廢為寶，是新型的可再生清潔能源利用技術，符合可持續發展、建設資源節約型社會的要求。將水源熱泵系統技術與城市海水結合，在擴大城市海水利用范圍、拓展城市海水治理效益方面具有深遠意義。

海水源熱泵是依靠熱泵機組內部制冷劑的物態循環變化，冬季從海水中吸收熱量，經熱泵機組升溫后對建筑供熱，夏季通過熱泵機組，把建筑物中的熱量傳遞給海水，從而實現供冷。海水替代了冷卻塔，具有高效節能、綠色環保、安全可靠、一機多用等突出優點。

金屬構件在海洋環境中發生腐蝕，海洋環境是一種復雜的腐蝕環境，在這種環境中，海水本身是一種強的腐蝕介質，同時波、浪、潮、流又對金屬構件產生低頻往復應力和沖擊，加上海洋微生物、附著生物及它們的代謝產物等都對腐蝕過程產生直接或間接的加速作用。

海洋腐蝕主要是局部腐蝕，即從構件表面開始，在很小區域內發生的腐蝕，如電偶腐蝕、點腐蝕、縫隙腐蝕等。此外，還有低頻腐蝕疲勞、應力腐蝕及微生物腐蝕等。通常，金屬構件在海洋飛濺區(指風浪、潮汐等激起的海浪、飛沫濺散到的區域)的全面腐蝕速率最高。

防止海洋腐蝕的措施除正確設計金屬構件、合理選材外，通常有以下幾種：①采用厚漿型重防式涂料。②對重點部件采用耐腐蝕材料包套。③設計構件時要考慮到足夠的腐蝕裕量。④根據電化學腐蝕原理，采用犧牲陽極。

目前，海水源熱泵系統在我國的大部分城市得到了推廣與應用，例如：北京、天津、山西、山東、石家莊、新疆、廣西等地。

隨著整個社會節約能源、環保意識的提高，海水源熱泵的應用領域也在不斷的擴展。除了在城市供暖制冷、制取生活熱水應用外，還在食品、生化、制藥工業、種植養殖及農副產品加工儲藏領域均得到應用。應該進一步挖掘利用各類可再生的低溫熱源或廢熱熱源，完善和推廣海水源熱泵技術，向著建立節約型社會發展。

海水源熱泵可分為直接式海水源熱泵與間接式海水源熱泵兩類。直接式系統中，與海水-清水換熱的介質為制冷劑，間接式系統中，與海水-清水換熱的介質為中介水或防凍液。

前者海水與制冷劑之間經換熱器壁面直接換熱；后者則存在中介媒質，從而傳熱熱阻增加，導致熱泵系統效率隨之下降。

實現無堵塞連續換熱，是利用海水作為熱泵冷熱源的技術關鍵，尤其是對于利用海水-清水換熱方法與海水-清水換熱器的直接式海水源熱泵系統。

解決惡劣水質對換熱設備及管路的堵塞與污染，實現防腐與無污染換熱，是一個世界性技術難題。城市海水水質對換熱器的影響主要有腐蝕、結垢及堵塞，熱泵中的海水流通管路，經常被堵塞，以至于熱泵完全不能工作。

直接式系統是目前海水源熱泵研究的前沿領域和發展方向，直接式系統與間接式系統相比有很大的優點，主要是：

1，在同樣的水源條件下供出同樣多的熱量，蒸發溫度可提高5℃左右，熱泵機組效率得以很大提高，系統總的耗電量可降低15％以上。

2，省去了海水-清水換熱方法與海水-清水換熱器及相應的中介水循環水泵，機房占地面積減少，降低了上建和設備初投資，也減少水泵能耗。

3，獲取同樣多的熱量，所需的海水量可減小一半左右。間接式系統需要考慮中間換熱的溫差損失，這就限制了海水的降溫幅度。

采用直接式海水源熱泵遇到的主要問題是，

1，直接海水源熱泵系統，要求熱泵機組的蒸發器/冷凝器能夠“一器兩用”，對蒸發器/冷凝器提出了特殊要求。

2，使用海水-清水換熱方法與海水-清水換熱器的直接式海水源熱泵機組，采用原生海水為熱源，比一般海水-清水換熱方法與海水-清水換熱器更容易污染和堵塞，使海水源熱泵效率下降，甚至不能工作。對海水和換熱器，需經過特殊處理，技術難度較大。雖然人們有很多設想和試驗，但都存在不足。

到目前為止，還沒有廣泛地普及海水-清水換熱方法與海水-清水換熱器和直接式海水源熱泵系統；海水源熱泵技術誕生以來，基本采用間接式系統，這是從可靠性角度考慮而采取的保守措施。