图1 海水进水温度、二次网回水温度
3 实验测试结果及分析
3.1 测试仪器
超声波流量计、温度传感器、温度采样器、水银温度计、功率表、TSI8386型多功能风速计。
3.2 冬季系统运行情况测试
由于这一阶段的测试数据较多，共90天的实验记录，因此这里只选取了1月5日至1月26日的数据作为分析对象，该阶段系统处于自动控制运行。期间热水供应系统未运行。而海水供水温度则变化比较平缓，最高供水温度为4.3℃，最低供水温度为3.2℃，平均供水温度为3.8℃，从总体趋势来看海水供水温度较为稳定。海水温差和二次网温差变化也比较稳定，平均温差分别为1.0℃和0.9℃，由于系统处于自动控制状态，而一二次网的变频泵是联锁的，且其流量基本相同，因此一二次网流体的流量变化趋势相同，从而决定了换热器两侧流体的换热温差相差不大。
换热器两侧流体的换热温差比较小，其原因主要是因为系统设计时考虑了热水供应系统的热负荷，其热负荷占冬季设计总热负荷的59％，而且根据自动控制系统的设定，当海水温度低于6.7℃时，一二次网循环水泵中定频泵与变频泵同时运行，当负荷变化时依靠变频泵的调节能力来调节流量的大小，进而使系统的供热量满足负荷的变化。由于在此期间，热水供应系统未运行，而此时的海水供水温度又低于6.7℃，因此系统循环水泵定频变频泵同时运行，而变频泵的调节能力有限，当流量降至额定流量的60％时为变频泵的最小流量，因此当系统流量达到最小状态仍不能满足负荷降低的需求时，必然造成换热温差的降低，从而产生了大流量，小温差的运行状态。
在测试中，选取了一层和二层各两个典型房间进行室内温度监测，图3表明在测试期间餐厅、工作间、办公室以及图书馆的平均温度分别为22.4℃、25.0℃、18.9℃和20.3℃，满足空调房间的室内温度要求。
图1说明浅海处海水温度虽然较室外空气温度的变化稳定，但也受到外界环境一定的影响，水温较低，1月份的最高供水温度仅为4.3℃。而板式换热器的采用保证了系统可以在较低的换热温差下，提取海水中蕴涵的低温热能，从而确保了整个系统冬季运行的可靠性。
3.3 流量改变时系统运行性能参数的变化
4月1日至4月5日通过手动设定变频器的输入功率，从而调节一二次网循环水泵的流量，来研究流量的改变对系统其它运行参数的影响。本次实验测试了五种状态下的工况，即频率为50Hz，45Hz，40Hz，35Hz和30Hz的情况，测试时间从上午9：00开始至下午5：00结束，然后设定变频器的输入功率，改变系统的流量，并通过其夜间的运行使工况稳定，以利于第二日的测试，室外温度则取测试期间的平均值作为计算参数。本阶段测试期间职工食堂二层热泵机组均未运行。
测试结果列于表1中，从表1可以看出，随着系统流量不断减小，换热器两侧流体的换热温差逐渐变大，同时系统性能系数提高。此时循环水泵输入功率在系统总输入功率中的比重减少（表2），说明在此系统中，循环水泵输入功率是影响系统性能系数变化的一个重要因素，因此为提高系统的性能系数应减少循环水泵的输入功率，也就是使循环水泵处于小流量、大温差的运行状态。
表2以4月1日的分析结果为对比基础，随着系统流量的改变，其最大流量工况与最小流量工况相比，系统性能系数从2.89提高到4.05，是最大流量时的1.57倍，系统单位时间耗电量减少了48.3％。由于最小流量工况测试日室外空气温度较高，系统供热量较前四天小，仅为4月1日的71.4％，因此可以推出当室外参数相同时，系统的性能系数将超过4.05，系统在小流量时具有较大的节能前景。
从表1换热误差可知，海水供热量和二次网吸热量之间的误差在7.3％以内，因此说明该阶段的测试数据较为可靠。
3.4 流量恒定时系统运行性能参数的变化
从4月6日至4月11日，通过手动设定保持海水流量和二次网循环介质流量稳定不变，研究系统其它运行性能参数的变化情况，此时海水变频泵的频率为40Hz，二次网变频泵的频率为35Hz.4月6日和4月7日两天，由于天气较暖，超过19℃，因此为降低工作间的温度，部分热泵机组处于制冷模式运行；4月9日以后由于寒流的影响，室外空气温度骤降，一层全部热泵机组均处于供热模式运行，该阶段测试中二层热泵机组均未运行。
由于4月6日和4月7日系统同时供热供冷，因此对于系统的性能不能用COP来评价，因此本文采用系统的综合性能系数PF（Performance Factor）来评价，即在一段时间内空调房间所得的总冷热量与该段时间内系统所消耗的总能量之比，4月9日至4月11日由于天气较冷，热泵机组均处于供热模式运行，因此对系统性能的评价仍采用COP.比较4月6日～4月8日系统的性能系数，当系统处于定流量工况时，随着室外温度的升高，同时供热供冷的工况与单独的供热工况相比，系统的性能系数PF要高于COP.从4月8日～4月11日的数据可知，系统的制热性能系数COP随着室外空气温度升高而下降，这是因为在该阶段测试中系统的流量保持不变，循环水泵的输入功率不变，而由于房间热负荷随着气温的升高而降低，因此为满足热负荷需求的减少，系统换热温差减少，此时系统从海水中的取热减少，同时由于热泵机组输入功率的减少幅度小于供热量的减少幅度，因此系统的COP降低。本文建议该系统过渡季的运行适宜于同时供热供冷的场合。
本系统从调试到正常运行已经持续了四个多月，且为全天不间歇运行，从测试结果分析表明，海水作为热泵系统热源时，不像土壤源那样存在温度场的恢复问题，也无需像地下水源热泵那样考虑地下水的回灌问题，因此海水是沿海地区热泵空调系统理想的热源。
本文以海水源热泵空调系统冬季及过渡季运行工况作为研究对象，通过实验数据分析海水作为热泵系统热源时系统运行的可靠性，并分析了系统运行性能参数对系统的影响，得出如下结论：
（1）经过冬季的运行测试证明，海水源热泵空调系统可以满足室内的供暖要求。
（2）从实验结果分析知，1、2月份气温最低的冬季，海水供水温度较室外空气温度要高，且供水温度较为稳定，而且根据海水温度的逐时变化及日变化来看，海水在一天中极值温度的出现较空气温度具有延迟性，其日变化也具有延迟性，这就保证了当室外空气温度最低，系统需热量最大时，海水的供水温度不是最低，可提取的低温热能较大，系统运行可靠。
（3）通过系统流量改变的工况测试分析，循环水泵输入功率占系统总输入功率中的比重较小时，系统的性能系数较大，也即当系统处于小流量、大温差运行状态时，系统运行工况最优。
（4）定流量工况下，系统过渡季的运行适宜具有同时供热供冷的场合。
（5）海水源热泵与土壤源热泵相比，不存在温度场的恢复问题，因此即使全天24小时不间断的情况下长期运行也不会对系统的性能系数产生很大的影响；
该系统从2004年12月开始调试至今未出现海水腐蚀和管路堵塞的问题，系统一直处于稳定运行状态，因此对于海水源热泵来说只要解决好海水取水管网及设备的防腐及防生物附着问题，海水对于沿海城市来说是比较理想的热源。
由于该系统测试时间从2005年1月1日起，因此对于夏季工况的测试还无法开展，因此需进一步对该系统进行全年测试，从而对系统的节能效果进行全面的分析。
作者简介：张莉
参考文献：
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文章有改动
，2016海水作为热泵系统冷热源的研究