海水空调概况

低温海水很久以来就被认为是一种有用的能源。受能源危机的推动，国外从20 世纪70年代开始研究利用海水资源进行供冷供热的空调研究。瑞典、挪威、美国、加拿大等国家已建成多个实际 运行的海水空调系统，其中整个北欧有180多台大型海水热 泵机组在运行。

海水空调所需的海水温度可以在深度为500m到800m 深度的范围内得到。一般来说，600m和700m深处可以得到6℃的海水，800m深处可以得到4℃。海水空调指利用少量 电能，从海水中提取热量和冷量从而达到制热和制冷的目的。其工作原理是：在夏季将建筑物中的热量转移到海水中，由于海水温度低，所以可以高效的带走热量；而在冬季， 则通过热泵的运行，提取海水中的热量供给建筑物使用。通 常海水空调消耗1千瓦的能量，用户可以得到3至4千瓦以上的热量或冷量。海水空调的应用主要有两种方式。

一种是利用海水作水源热泵的水源，产生冷量、热量供使用，此方式可以部分甚至全部取代传统空调和供热系统中的冷冻机和锅炉；另一种是利用深层海水直接制备冷冻水供冷， 这种方式仅把海水作为天然冷源来使用取代传统空调系统中的冷冻机。两种方式在工作原理、系统组成和利用海水的条件等方面都存在一定的差异，但两种方式在某些条件下可 以联合使用。海水空调系统主要包括：海水取水口、排水口、 泄水管道和海水循环水泵的泄放系统、海水热泵空调机组与热交换器、输配管网系统。

加快可再生能源开发利用是我国实现可持续发展的重 大举措，而海洋作为容量巨大的可再生能源尚未得到充分的 开发。使用海水空调取暖和制冷不需要消耗燃煤和燃油，大 大减少了不可再生能源的使用量。海水空调将大大缓解沿 海地区的空调电力压力。另外，与建设中央空调相比，建设 海水空调可以省去锅炉房、烟囱、制冷机房、冷却塔等建筑辅 助设施，从而节省大量占地面积和建筑空间。同时海水空调 可节约大量的淡水资源，这一点对于淡水匮乏的我国而言意义重大。

近20年来，我国北方地区和沿海城市由于水资源 短缺，在海水直接利用方面有了长足的发展。据不完全统 计，我国海水作为工业冷却水的年用量为150亿立方米，在 沿海热电厂、化工厂得到规模化的应用。海水空调技术节 能、环保，是一种真正的绿色能源，我国应大力推广这项技 术，以缓解日趋紧张的能源、环保压力。 影响海水空调经济性的主要因素为：①取水泵站离适宜 海水温度区域的距离；②空调总负荷的大小；③陆上建筑物 的集中程度；④空调系统的全年使用情况；⑤当地电价与水 位。其他的因素包括当地海底构造，波浪和风暴数据，当地 的气候，陆上输配系统的考虑，新旧建筑各占的比例，泄水要 求以及海水的二次利用等。

根据国外实际运行的系统分析，海水空调的初投资费用是传统空调的2倍左右，其中50%的投资费用是在海水取、泄放系统中，25%在换热器或机组，另外25%在输配系统；但运行和维护费用却是传统空调的15%和30%左右。国外建设的很多海水空调系统回收期在3年至5年之间，这取决于空调系统的大小和利用率以及距离所需海水的距离远近。但是并不是所有的海水空调都有良好的经济性。如果取水管道过长，空调系统较小，则可能经济性能较差。经济性分析必须综合考虑以上提到的各种因素影响。根据对我国大连市一个128万平方米的建筑区域所做的初步测算，海水空调与传统方式相比可节能40%，但初投资比传统系统高25%以上，运行费用与传统系统基本持平。如果国家在电价、贷款利率等方面给予一定的优惠政策，如执行民用电价，则追加投资的回收年限为8至l0年左右，基本接近国家制定的相关行业的投资年回收标准。

我国建立的海水资料数据库主要针对海洋渔业和气候研究所构建的，不能满足海水空调系统的设计和经济性分析的需要，特别是缺乏近海域不同深度的水温资料。海水基础资料缺乏会影响到整个海水空调系统的设计和前期的经济分析的准确性，不能为项目的决策提供准确的依据。海水温度是海水空调技术应用成败的关键，是实现海水资源利用的核心问题。海水温度条件主要涉及到海水最冷月和最热月海水各层的温度，在这方面我国黄、渤海地区有很好的水温条件。海水温度最低的2月份，黄、渤海地区海水表面温度大部分在2℃以上，可以满足热泵的运行条件。夏季在水深35米处，海水温度多在13℃左右，山东半岛附近还可以取得温度更低的海水。这就为海水空调的开发利用提供了得天独厚的自然条件。

我国海水管道及大型热泵机组生产水平日趋成熟，对于海水管道的设计、过滤、防腐、灭藻能力和换热器的防结垢问题已经具备了一定的经验。同时我国区域供热也有比较成熟的技术，近几年来在供热规模、系统形式、负荷变化特点机组的优化配置、管线优化设计、系统初投资、运行能耗的分析等方面进行了较深入的研究和探讨。这些都为海水空调的应用做好了技术上的准备。

我国能源消耗已占世界总能源消耗的11．5%，成为仅次于美国的第二大能源消费国。其中建筑能耗占总能耗的比例大约为27%，而在建筑能耗中，用于暖通空调的能耗占到了55%以上。北方地区普遍采用燃煤集中供热方式，对大气污染相当严重。南方地区空调的普及使得空调耗电量剧增， 近年来各大中城市纷纷出现不同程度的电力危机，高峰供电 缺口越来越大。加上我国人均能源短缺，以燃煤为主，利用效率低，温室效应，臭氧层破坏，酸雨污染等环境问题较为突出。

相对于传统的采暖、空调方式产生的能源及环境污染问题，海水空调是一种节能环保的空调方式，能有效提高一次能源利用率，减少温室气体的排放等优点，在国外已有多年大规模使用的运行经验，是实现海洋资源利用的实用方式之一，我国有11万多公里的海岸线，有众多的岛屿与半岛，沿海城市发展较快，能源消耗与环境污染严重，冷、热负荷相对中，如果利用丰富的海水资源进行空调用途，可以带来巨大的经济、环境及社会效益。

我国当前已经完全具备建造、运行海水空调系统的技术条件，如果建造几个实际的海水空调工程，就可以迅速积累相关的经验，进而进行大规模的应用。在可再生能源利用方面，相对于外国而言，我国在政策方面还需要进一步的工作。从国内作的几个工程的初步可行性研究来看，和燃煤供热对比，单纯从经济分析报告上来看此项技术优势较低，初投资较高，运行费用节省也不明显。这主要与国内能源结构及政策有关。另一方面，对于海水空调系统，除了经济性评价外，能源环境评价也是一个非常重要的方面。我国应建立能源与环境两者结合起来的分析框架，从能源合理利用、减少排放温室气体技术对策以及国家经济发展角度等综合方面进行评价，这种分析可以为国家制定相关扶持政策提供依据，对于海水空调技术的推广也非常重要。