海水空調

海水空調(Sea (Seawater Air Conditioni water Air Conditioning)是一種使用海洋海水對建築物進行供冷、供熱的空調系統，是一種節省的、有效利用可再生能源的空調方式，適用於具有較大空調需求量，且容易獲得適宜溫度海水的沿海區域。

基本介紹

• 中文名：海水空調
• 外文名：Seawater Air Conditioni
• 適應類型：經濟型
• 使用能源：低溫海水

概況

低溫海水很久以來就被認為是一種有用的能源。受能源危機的推動，國外從20 世紀70年代開始研究利用海水資源進行供冷供熱的空調研究。目前，瑞典、挪威、美國、加拿大等國家已建成多個實際 運行的海水空調系統，其中整個北歐有180多台大型海水熱 泵機組在運行。

海水空調所需的海水溫度可以在深度為500m到800m 深度的範圍內得到。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℃。海水空調指利用少量 電能，從海水中提取熱量和冷量從而達到制熱和製冷的目的。其工作原理是：在夏季將建築物中的熱量轉移到海水中，由於海水溫度低，所以可以高效的帶走熱量；而在冬季， 則通過熱泵的運行，提取海水中的熱量供給建築物使用。通 常海水空調消耗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。目前海水空調的套用主要有兩種方式。

一種是利用海水作水源熱泵的水源，產生冷量、熱量供使用，此方式可以部分甚至全部取代傳統空調和供熱系統中的冷凍機和鍋爐；另一種是利用深層海水直接製備冷凍水供冷， 這種方式僅把海水作為天然冷源來使用取代傳統空調系統中的冷凍機。兩種方式在工作原理、系統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 以聯合使用。海水空調系統主要包括：海水取水口、排水口、 泄水管道和海水循環水泵的泄放系統、海水熱泵空調機組與熱交換器、輸配管網系統。

經濟性

加快可再生能源開發利用是我國實現可持續發展的重 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。使用海水空調取暖和製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。海水空調將大大緩解沿 海地區的空調電力壓力。另外，與建設中央空調相比，建設 海水空調可以省去鍋爐房、煙囪、制冷機房、冷卻塔等建築輔 助設施，從而節省大量占地面積和建築空間。同時海水空調 可節約大量的淡水資源，這一點對於淡水匱乏的我國而言意義重大。

近20年來，我國北方地區和沿海城市由於水資源 短缺，在海水直接利用方面有了長足的發展。據不完全統 計，我國海水作為工業冷卻水的年用量為150億立方米，在 沿海熱電廠、化工廠得到規模化的套用。海水空調技術節 能、環保，是一種真正的綠色能源，我國應大力推廣這項技 術，以緩解日趨緊張的能源、環保壓力。 影響海水空調經濟性的主要因素為：①取水泵站離適宜 海水溫度區域的距離；②空調總負荷的大小；③陸上建築物 的集中程度；④空調系統的全年使用情況；⑤當地電價與水 位。其他的因素包括當地海底構造，波浪和風暴數據，當地 的氣候，陸上輸配系統的考慮，新舊建築各占的比例，泄水要 求以及海水的二次利用等。

根據國外實際運行的系統分析，海水空調的初投資費用是傳統空調的2倍左右，其中50%的投資費用是在海水取、泄放系統中，25%在換熱器或機組，另外25%在輸配系統；但運行和維護費用卻是傳統空調的15%和30%左右。國外現在建設的很多海水空調系統回收期在3年至5年之間，這取決於空調系統的大小和利用率以及距離所需海水的距離遠近。但是並不是所有的海水空調都有良好的經濟性。如果取水管道過長，空調系統較小，則可能經濟性能較差。經濟性分析必須綜合考慮以上提到的各種因素影響。根據對我國大連市一個128萬平方米的建築區域所做的初步測算，海水空調與傳統方式相比可節能40%，但初投資比傳統系統高25%以上，運行費用與傳統系統基本持平。如果國家在電價、貸款利率等方面給予一定的優惠政策，如執行民用電價，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行業的投資年回收標準。

我國目前建立的海水資料資料庫主要針對海洋漁業和氣候研究所構建的，不能滿足海水空調系統的設計和經濟性分析的需要，特別是缺乏近海域不同深度的水溫資料。海水基礎資料缺乏會影響到整個海水空調系統的設計和前期的經濟分析的準確性，不能為項目的決策提供準確的依據。海水溫度是海水空調技術套用成敗的關鍵，是實現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、渤海地區有很好的水溫條件。海水溫度最低的2月份，黃、渤海地區海水表面溫度大部分在2℃以上，可以滿足熱泵的運行條件。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。這就為海水空調的開發利用提供了得天獨厚的自然條件。

我國海水管道及大型熱泵機組生產水平日趨成熟，對於海水管道的設計、過濾、防腐、滅藻能力和換熱器的防結垢問題已經具備了一定的經驗。同時我國區域供熱也有比較成熟的技術，近幾年來在供熱規模、系統形式、負荷變化特點機組的最佳化配置、管線最佳化設計、系統初投資、運行能耗的分析等方面進行了較深入的研究和探討。這些都為海水空調的套用做好了技術上的準備。

套用前景

我國能源消耗已占世界總能源消耗的11．5%，成為僅次於美國的第二大能源消費國。其中建築能耗占總能耗的比例大約為27%，而在建築能耗中，用於暖通空調的能耗占到了55%以上。北方地區普遍採用燃煤集中供熱方式，對大氣污染相當嚴重。南方地區空調的普及使得空調耗電量劇增， 近年來各大中城市紛紛出現不同程度的電力危機，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，臭氧層破壞，酸雨污染等環境問題較為突出。

相對於傳統的採暖、空調方式產生的能源及環境污染問題，海水空調是一種節能環保的空調方式，能有效提高一次能源利用率，減少溫室氣體的排放等優點，在國外已有多年大規模使用的運行經驗，是實現海洋資源利用的實用方式之一，我國有11萬多公里的海岸線，有眾多的島嶼與半島，沿海城市發展較快，能源消耗與環境污染嚴重，冷、熱負荷相對中，如果利用豐富的海水資源進行空調用途，可以帶來巨大的經濟、環境及社會效益。

我國當前已經完全具備建造、運行海水空調系統的技術條件，如果建造幾個實際的海水空調工程，就可以迅速積累相關的經驗，進而進行大規模的套用。在可再生能源利用方面，相對於外國而言，我國在政策方面還需要進一步的工作。從目前國內作的幾個工程的初步可行性研究來看，和燃煤供熱對比，單純從經濟分析報告上來看此項技術優勢較低，初投資較高，運行費用節省也不明顯。這主要與國內能源結構及政策有關。另一方面，對於海水空調系統，除了經濟性評價外，能源環境評價也是一個非常重要的方面。我國應建立能源與環境兩者結合起來的分析框架，從能源合理利用、減少排放溫室氣體技術對策以及國家經濟發展角度等綜合方面進行評價，這種分析可以為國家制定相關扶持政策提供依據，對於海水空調技術的推廣也非常重要。