引言海上设施肩负着保障海上油气正常生产的任务，在运行过程中同时消耗了大量的一次或二次能源［1］。在国家日益重视节能减排的形势下，持续深化海上设施节能减排力度，已成为海上油气生产企业针对上游领域进行节能减排的重要任务。这些设施均配有电力驱动的空气调节和通风设备，电力来自自身燃油或是燃气发电机组或是周边发电设施。目前，海上设施大多采用传统的电加热+冷水机组形式中央空调［2］，随着新型空调系统的发展，传统中央空调表现出了能耗高、投资高、效率低的缺点。海上设施分布在我国黄海、东海、南海、北海四个海域，定员人数多，承担着我国海上油气主要生产任务。海上设施的供暖、制冷范围很广，目前基本还在沿用传统的空调制冷方式，即电加热+冷水机组模式，机组效率低、能源消耗量逐年增加。近几年来，国家节能环保力度不断加大，迫使企业寻求高效、清洁的供暖制冷措施，给海上油气生产企业带来了较大的节能与环境保护方面的压力。因此，为了解决海上设施建筑供暖、制冷能耗高、效率较低等问题，迫切需要采用节能新技术，如海水源热泵等技术。1海水源热泵技术的特点（1）海上设施种类较多。对于有人值守的海上设施，其生活所在的建筑面积主要为几百平方米到几千平方米的中小型建筑；按照海上设施的规模，建筑类型比较明确。生活楼一般置于上层甲板，均配置独立的空调及通风系统，具有应用海水源热泵空调系统的室内室外基础条件。（2）海水源热泵机组体积小、规格齐全、安装灵活、使用方便［3］，符合海上设施对空间和重量的特殊限制要求。机组可以安装在机房里，也可以安装在楼梯间以及仓库中。可以在现有传统空调系统的场地直接重新配置海水源热泵机组，不会给海上设施增加额外的面积和过大的额外重量。（3）我国海域面积辽阔，海上油气生产设施一般都设立在远离陆地的海域内，周边有丰富的海水资源，并具有一套完整且运行效果良好的海水提升与供给系统。海上设施这些现有条件及设备设施不仅能够满足海水源热泵对海水量的要求，同时还满足海水源热泵系统对海水水质以及水温的要求，为海水源热泵系统的应用提供了很好的冷热源。冷热源可以采用开式系统或闭式系统，既可以通过现有海水提升供给系统提供冷热源，也可以利用设置水下或是水上换热器提供冷热源。2不同海域的海水源热泵技术条件油气生产海上设施分布在我国渤海、黄海、南海、东海四大海域，具有分布范围较广、海域气候差异较大的特点。室外冷热源的选择是海水源热泵空调系统应用的主要技术条件，对于海水源热泵系统能否达到最佳理想运行状态以及EER值和COP值能否达到最高起到非常关键的作用。（1）渤海、黄海海域。我国地处渤海、黄海，冬季供暖需求量比较大，在环境温度较高时制冷需求量大，在过渡时期一般采用直接通风调节室内温度、湿度，改善室内环境［4］。供暖、制冷时间均比较长，2月海平面下5 m，平均水温为0～12 ℃；5月海平面下平均水温8～18 ℃；8月海平面下5 m平均水温为十几摄氏度；11月海水表面温度降低。但是海平面下还保持着十几摄氏度的水温，海水水源丰富，应优先考虑采用海水源热泵系统。①针对黄海、渤海冬季温度最冷天温度比较低的情况，当海水温度较低时，进机组后容易结冰，造成设备的故障，影响正常运行。在这一海域可实施两种方案确保海上设施的供暖需求。方案1：在这一海域可以采用开式系统的间接利用方式，设置1套换热设备（换热器），海水与水进行换热，水和制冷剂换热。在冬季温度低的情况下，在与海水换热的水中加入适量的防冻液体。目前常用的防冻液有甲醇的水溶液、乙醇的水溶液、丙烯乙二醇、乙烯乙二醇等。方案2：采用海水源热泵机组+电加热辅助的运行方式。在冬季，当海水温度在2.3 ℃以上时全部由海水源热泵系统提供室内供暖通风；当海水温度在2.3 ℃以下、0.9 ℃以上时，以海水源热泵系统为主为室内提供热量，不足部分由电加热补充；当海水温度低于0.9 ℃时，海水源热泵机组关闭，海上设施室内供暖负荷全部将由电加热提供。②在环境温度高需要空调系统提供冷量时，室内冷负荷全部由海水源热泵系统提供，并同时可提供部分生活热水。制冷工况下可根据末端负荷变化进行台数、负荷控制，在单台机组运行的情况下，机组进行分级调节，水泵可以进行变频调节以期达到节能减排的效果。（2）东海海域。东海海域属于夏热冬冷区域，冬季需要供热，相对渤海、黄海海域供暖时间会短一些；夏季需要制冷。1月海平面下5 m平均水温为6～23 ℃；5月海平面下5 m平均水温为15～26 ℃；8月海平面下5 m平均水温为24～28 ℃；11月海平面下5m平均水温为18～26 ℃。根据海水水源丰富具体气候状况，可考虑采用海水源热泵系统［5］。在冬季，东海海域海水温度均在10 ℃以上，在整个冬季海水源热泵系统可全部提供设施供暖通风负荷。环境温度高，需要空调系统提供制冷时，空调负荷全部可由海水源热泵系统提供；可根据末端制冷、供暖负荷变化进行台数、负荷控制，在单台机组运行的情况下，机组进行分级调节，水泵可以进行变频调节。（3）南海海域。我国的南海海域是亚洲三大边缘海之一。北接我国广东地区及广西地区，东面和南面分别隔菲律宾群岛和大巽他群岛与太平洋、印度洋为邻，西临马来半岛、中南半岛。南海海域具有四周浅、中间深的特点，属赤道带、热带海洋性季风气候；一年的海水温度均在10 ℃以上，具有采暖期较短、制冷期很长的特点，因此，根据这一特点，海水源热泵可主要应用于供冷和供热水。在冬季，南海海域海水温度均在10 ℃以上，室内的供暖通风需求可全部由海水源热泵系统提供，并同时可提供生活热水。在环境温度高需要空调系统提供制冷时，空调负荷可全部来自海水源热泵系统提供，并提供部分热水或是全部热水，这时应根据制冷负荷确定热水产量。3结语尽管海上设施适于采用海水源热泵技术，但在推广应用中仍存在一些观念等限制；加之目前市场上热泵机组生产厂家较多、技术良莠不齐、设备价格差异较大；目前缺乏海上使用海水源热泵的典型案例，没有相关的信息、经验支持，这些因素给海水源热泵技术在海上设施的应用带来一定的阻力。后期应开发海水源热泵技术在海上设施应用的具体典型项目，对工程实际运行效果进行跟踪、宣传与总结，为进一步在更大范围内推广应用海水源热泵技术积累经验。海水源热泵技术作为一项成熟的节能新技术，巧妙地利用空调制冷机原理［6］，能够不断地将海水中聚集的热量收集起来，转变成高品位能量加以利用。海水源热泵系统因其节约能源、经济、保护环境等多方面的优势，能够很好地弥补我国海上设施现有传统供暖供冷方式存在的诸多缺陷，非常适合海上设施人员生活楼的夏季供冷冬季供热。海水源热泵技术应用于我国海域中的海上设施，在技术和经济性方面是可行的。海水源空调系统具有几百平方米到数千平方米的应用范围，其安装灵活、使用便捷，适合大大小小的海上设施建筑；它冬季可供暖，夏季可制冷并能够提供生活热水改善员工的生活、工作条件，能够充分体现企业“以人为本”的理念。海水源热泵技术在海上应用可减少一次投资，其无污染和废弃物排放的运行方式有效地保护了海洋生态环境。