一种大规模提取次表层海水冷量的水下换热系统，属于海洋工程技术领域。本发明专利技术包括来流管，总进、出水管，软管，回流管，水泵，控制装置，温度计，流量计，支承结构，换热回路。本发明专利技术在需要冷量的海区内设置换热单元，冷媒水由输水管道送入海中的换热单元，换热单元是由若干阀门与管道组成的换热回路，换热后输送到用冷区域，供城市大规模空调系统使用。本发明专利技术结构简单，采用自来水作为冷媒水，不需要对海水进行处理，比常规的制冷系统节电９０％以上，减轻城市电网负担，具有明显的节能意义。发展这种低能耗、低污染的城市区域供冷系统具有较大的社会和经济效益。
【技术实现步骤摘要】
本专利技术涉及一种水下换热系统，尤其是一种大规模提取次表层海水冷量的水 下换热系统，属于海洋工程
技术背景世界大洋中次表层海水常年保持较低温度，是一种良好的天然可再生冷源。 我国沿海深度介于10-800米之间的海水，春夏季节水温为12-20°C，部分海域 低达6-12°C，冷量提取较为方便，可以作为地区性空调系统的大规模冷源。例 如夏季黄海中部洼地的深层和底部(约70米)的黄海冷水团，水温为4.6-9.3°c;南海介于300-50o米水层之间低盐低氧的中层水温度为6-irc; 1000米以下的海盆区处的深层水温最低可达2.36°C，且无季节变化。东海黑潮中层水深 度400-800米，温度6-15。C。已有技术中，申请号为200510024184. 6的"人工影响沿海城市分散小气候 的海水引用系统"专利技术专利，是通过地下海水泵将大海中深度为0 400米之间 的海水抽取并送入海水前处理装置处理后，送入绝热海水库，经海水加压泵送到 各海水换热单元，经过处理后，排入大海。该专利是直接抽取海水制冷。由于次 表层海水含有丰富的营养物质，大量抽取之后，海洋生物的生活环境会遭到破坏， 而换热之后的海水被回排入浅海区，也会对局部的海洋环境产生很大的影响。为了避免海水的污染和本身的腐蚀，利用海水冷量时，John Andr印ont在 《Integration of energy storage with seawater air conditioning (SWAC) systems》(The Proceedings of the Innovative Energy Systems Workshop. Honolulu, 2003， 6-12) —文中提出采用冷媒水与海水进行陆上换热的方案，即 把沿岸一定深度的海水抽取到岸上的换热站，与冷冻机组的冷却水进行换热后回 排入海中，冷冻机组再联合水蓄冷或冰蓄冷的方式进行区域供冷；申请号为 200610118891.6的"海洋供冷自来水作冷媒的建筑区域空调系统"专利技术专利， 是将经快滤池、絮凝池、二次快滤池处理后的冷海水在板式换热器内与自来水换 热，利用市政原有地下管网为自来水输送管道，使其发挥输水、输冷双重功能。 该专利也是一种陆上换热方案。由于中央空调冷水机组供、回水温度一般为7'C、 12°C。如果采用海水冷源和陆上换热方案，抽取的冷海水温度为4-6。C，其换热 温差小、换热效率低。
技术实现思路
为了克服现有技术的缺陷和不足，以大规模利用次表层海水的冷量，并且避 免大量抽取海水上岸换热，达到^^能耗、无污染地为城市区域空调提供冷量的目 的，本专利技术提供一种大规模提取次表层海水冷量的水下换热系统。本专利技术是通过下述技术方案实现的。本专利技术在需要冷量的海区内设置换热单 元，冷媒水由输水管道送入海中的换热单元，其中换热单元是由若干阀门与管道 组成的换热回路，换热后输送到用冷区域。本专利技术包括来流管，水泵，控制装置，总进水管，软进管，软出管，总出水管，回流管，A温度计，A流量计，B温度计，B流量计，支承结构，A换热回 路，B换热回路。其中A换热回路包括A1阔，A2阀，A3阀，A4阀，A5阀及 其相应的管道，B换热回路包括B1阀，B2阔，B3阔，B4阔，B5阀及其相应的 管道。来流管与水泵的进口连接，水泵的出口通过软进管的两端管接头与总进水 管的一端连接，总进水管的另一端分别通过A换热回路，B换热回路与总出水管 的一端连接。总出水管的另一端通过软出管、回流管与城市空调系统管网连接。 A换热回路中的Al阀的进口与总进水管连接，Al阀出口分别与A2阀、A4 阀的进口连接。A2阀的出口分别与A3阀、A5阀的进口连接。A3阀的出口分别 与A4阀和A5阀的出口连接，A3阀、A4阀和A5阔的出口与总出水管连接，A 流量计与A温度计均安装在A换热回路与总出水管连接的管道上，以测量管内流 过的冷媒水流速与温度，并反馈到控制装置。B换热回路中的Bl阀的进口与总 进水管连接，B1阀出口分别与B2阀、B4阀的进口连接。B2阀的出口分别与B3 阀、B5阀的进口连接。B3阀的出口分别与B4阀和B5阀的出口连接，B3阀、B4 阀和B5阀的出口与总出水管连接，B流量计与B温度计均安装在B换热回路与 总出水管连接的管道上，以测量管内流过的冷媒水流速与温度，并反馈到控制装置。软进管和软出管都是光滑的柔性导管，由聚氯乙稀材质制作。A换热回路、 B换热回路都采用10CrMoAl钢管制作，管道外敷以150—200微米厚的喷铝涂层 和40微米WRF8406封闭涂层，再敷以40微米厚的WRF8401面漆涂层，以达良 好的防腐防污性能。WRF8406的主要材料为磷酸盐系和氧化铁红；WRF8401的主 要基料是铝粉。安置于水下的其余管路，如总进水管和总出水管，都采用含铬 18%的300系列不锈钢管材制作，以保证抵制点蚀和间隙腐蚀。水下换热回路通过换热单元固定结构固定在水下。当本专利技术采用适合温度的 海水所处海域水深较深时，换热单元固定结构采用海底支承结构。当海底沉积物 较软时，支承结构采用桩基础结构；在海底比较坚硬的海域，支承结构采用重力 式基础结构，换热回路与支承结构通过管支架连接。当本专利技术采用适合温度的海 水所处海域水深较浅时，换热单元固定结构采用浮筒悬挂结构，浮筒与换热回路 通过悬挂索悬挂连接。Al阀、A2阀、A3阀、A4阀、A5阀和Bl阀、B2阀、B3阀、B4阀、B5阀 都是电动截止阀，由控制装置控制开闭。控制装置的输出端分别与Al阀、A2阀、 A3阀、A4阀、A5阀、Bl阀、B2阀、B3阀、B4阀、B5阀以及水泵的控制端电 联接，控制装置的输入端分别与A温度计、B温度计、A流量计、B流量计的输 出端馈线联接。在开始工作时，Al阔与A4阀打开，A2阀、A3阀与A5阀都关 闭。以水质达到自来水标准的常温水作为冷媒水，经来流管由水泵加压，通过软 进管由总进水管经A1阀进入A换热回路。冷媒水吸收海水冷量后，经A4阀流入 总出水管。在进入总出水管前，流经A温度计并被测温。当水温尚未达到要求的 低温时，控制装置打开A2阀与A5阀，并关闭A4阀，使后续的冷媒水经过Al 阀、A2阀、A5阔，再流入总出水管，冷媒水的换热路径延长，增强了换热效应。 如果此时A温度计测得的温度值仍未达到要求的低温，控制装置打开A3阔，关 闭A5阀，进一步延长冷媒水的换热路径，降低冷媒水的出水温度。当A流量计 测得的冷媒水流速达到0.2m/s以上时，控制装置打开B1阀，使B换热回路参 加工作。B换热回路的冷媒水的换热路径的控制，与A换热回路控制完全相同。A换热回路和B换热回路是水下换热单元，为了使换热所需的水泵功消耗最 少，根据优化设计计算，A换热回路和B换热回路的管径以0.7米为最佳值，管 内流速以0. lm/s为最佳值。因此，当A换热回路和B换热回路都参加工作后， 冷媒水的管内流速仍然超过0. 2m/s时，在总体方案设计中则应设置更多的直径为0. 7米的换热回路与A换热回路、B换热回路并联，使冷媒水有更多的分流冷 却回路，它们与A换热回路、B换热回路协同工作，使冷媒水在换热时的流速尽 量达到最佳值。吸取次表层海水冷量的冷媒水，经由总出水管和软出本文档来自技高网...
【技术保护点】
一种大规模提取次表层海水冷量的水下换热系统，包括：来流管（１）、水泵（２）、控制装置（３）、总进水管（４）、软进管（５）、Ａ温度计（１６）、Ａ流量计（１７）、Ｂ温度计（１８）、Ｂ流量计（１９）、软出管（２０）、总出水管（２１）、回流管（２２）、Ａ换热回路（２７）、Ｂ换热回路（２８），其中Ａ换热回路（２７）包括Ａ１阀（６）、Ａ２阀（７）、Ａ３阀（８）、Ａ４阀（９）、Ａ５阀（１０）及其相应的管道，Ｂ换热回路（２８）包括Ｂ１阀（１１）、Ｂ２阀（１２）、Ｂ３阀（１３）、Ｂ４阀（１４）、Ｂ５阀（１５）及其相应的管道，其特征在于：Ａ换热回路（２７）和Ｂ换热回路（２８）置于水下，并通过换热单元固定结构固定；来流管（１）与水泵（２）的进口连接，水泵（２）的出口通过软进管（５）的两端管接头与总进水管（４）一端连接，总进水管（４）另一端分别通过Ａ换热回路（２７），Ｂ换热回路（２８）与总出水管（２１）的一端连接，总出水管（２１）的另一端通过软出管（２０）的两个管接头与回流管（２２）可靠连接；Ａ换热回路（２７）中的Ａ１阀（６）的进口与总进水管（４）连接，Ａ１阀（６）的出口分别与Ａ２阀（７）、Ａ４阀（９）的进口连接，Ａ２阀（７）的出口分别与Ａ３阀（８）、Ａ５阀（１０）的进口连接，Ａ３阀（８）的出口分别与Ａ４阀（９）和Ａ５阀（１０）的出口连接，Ａ３阀（８）、Ａ４阀（９）和Ａ５阀（１０）的出口与总出水管（２１）连接，Ａ流量计（１７）与Ａ温度计（１６）均安装在Ａ换热回路（２７）与总出水管（２１）连接的管道上；Ｂ换热回路（２８）中的Ｂ１阀（１１）的进口与总进水管（４）连接，Ｂ１阀（１１）的出口分别与Ｂ２阀（１２）、Ｂ４阀（１４）的进口连接，Ｂ２阀（１２）的出口分别与Ｂ３阀（１３）、Ｂ５阀（１５）的进口连接，Ｂ３阀（１３）的出口分别与Ｂ４阀（１４）和Ｂ５阀（１５）的出口连接，Ｂ３阀（１３）、Ｂ４阀（１４）和Ｂ５阀（１５）的出口与总出水管（２１）连接，Ｂ流量计（１９）与Ｂ温度计（１８）均安装在Ｂ换热回路（２８）与总出水管（２１）连接的管道上；控制装置（３）的输出端分别与Ａ１阀（６）、Ａ２阀（７）、Ａ３阀（８）、Ａ４阀（９）、Ａ５阀（１０）、Ｂ１阀（１１）、Ｂ２阀（１２）、Ｂ３阀（１３）、Ｂ４阀（１４）、Ｂ５阀（１５）以及水泵（２）的控制端电联接，控制装置（３）的输入端分别与Ａ温度计（１６）、Ｂ温度计（１８）、Ａ流量计（１７）、Ｂ流量计（１９）的输出...
【技术特征摘要】
【专利技术属性】
技术研发人员：马捷，夏冬莺，杜乐乐，
申请(专利权)人：上海交通大学，
类型：发明
国别省市：31[中国|上海]
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