Тепловий насос для морської води або геотермальної морської води

Нашими консультантами та технічними експертами.

  • Додому
  • Порада
  • Технічні новини
  • Тепловий насос для морської води або геотермальної морської води

Філіпп НУНЕС - інженер ENSAIS-ICG та генеральний директор XPAIR

Станція обміну морської води з теплообмінником

води

Що можна сказати про можливість виробництва енергії з термодинамічних машин, підключених до так званого «загартованого» водяного контуру, отриманого теплообміном на первинній частині, що подається морською водою? Ця хроніка підбиває підсумки цієї форми геотермальної енергії на морській воді і базується на еталонній установці, здійсненій на набережній Антуана 1 у Монако.

Нагадування: ця презентація відбувається у 2 частинах:

Quai Antoine 1 st у Монако

Еталонна установка, яка за своєю конструкцією та економічною експлуатацією послужить основою для цього дослідження, характеризується:

  • Географічне розташування: порт Геркулес у Монако
  • Місцезнаходження: Quai Antoine 1er
  • Обслуговувана площа: 40000 м²
  • Потужність теплообміну: 4,8 Мегават

Діяльність приміщень: Третина: офіси, лабораторії, напівпромислові, магазини, радіо, телебачення, житло, адміністративні послуги, .

  • Основні характеристики станції обміну морської води:

- Накачування трубкою з ПНД діаметром 1200 мм.

- 3 насоси для морської води потужністю 160 м³/год з варіаторами потоку.

- 3 насоси для подачі води на 160 м³/год.

- 3 попередні фільтри перед насосами морської води.

- 3 автоматичних піщаних фільтра перед обмінниками морської води.

- 3 пластинчасті теплообмінники обмінною потужністю 1600 кВт або 4800 кВт.

- Розряд морської води в трубі PEHD діаметром 315 мм.

- Петля «Помірна вода» після обміну морською водою в діаметрі сталі 310/324 мм.


Екологічні положення, наведені в цьому дослідженні, базуються на контексті збору та/або скиду морської води в морському домені Середземномор'я, що має свої особливості: коливання температури, .
Адміністративні обмеження даються в контексті, коли роботи виконуються на французькій національній території.

Технічні та оперативні елементи, про які повідомляється в цьому дослідженні, навіть якщо їх слід адаптувати, були б подібними для операцій третинної діяльності.

Усі параметри та рекомендації, наведені в цьому дослідженні, навіть якщо вони можуть служити орієнтиром у концептуальному підході установки обміну морської води, тим не менше не слід розглядати як універсальні елементи для всіх установок.

Кожна установка, що має конкретний екологічний контекст, інший тепловий баланс, конкретний вираз потреб, вимагає технічного аналізу та поетапного управління проектами.

ПОТРІБНІ РОЗРОБКИ

Необхідні дозволи залежать від морської служби місця, де проводяться роботи по збору або скиду морської води. Сама місцева морська служба залежить від Міністерства техніки, транспорту та житла.
Морська служба здійснює управління морським суспільним надбанням та видає необхідні дозволи.

Інструкція проводиться з технічного досьє з описом конструкцій, планів, технічних та екологічних обмежень. Не існує стандартних рамок; інструкція залежить від характеру проекту.

Загалом Морська служба, яка вивчає файл, отримує різні додаткові думки:

1 - Від водної поліції, яка зацікавлена ​​у скиді морської води: додаткове забруднення, зміни параметрів, .

2 - від Служби у справах морських справ, яка може, згідно з правилами судноплавства, вимагати заходів безпеки, таких як маркування буями конструкцій, захист конструкцій від зачеплення якорів, сіток, .

3 - Від муніципалітету на випадок, якщо роботи виконуються в порту, яким в більшості випадків керують муніципалітети.


Слід зазначити, що Замовник, який будує споруди для збору та скидання морської води, залишається відповідальним як за впровадження, так і за обслуговування цих споруд.

Взагалі кажучи, в адміністративному плані саме державний доменний код, що дозволяє розміщення публічного надбання, встановлює нормативну базу. Деякі тексти додаються до цього звіту.

На фінансовому рівні плата податковій службі Франції встановлюється відповідно до наданих дозволів.
Нарешті, слід зазначити, що скиди морської води можуть з часом перевірятися на предмет задекларованого забруднення.

У разі виникнення проблем та раптових пошкоджень Адміністрація може відіграти той факт, що дозвіл надається ненадійно та відкликано.

ЕКОЛОГІЧНІ ОБМЕЖЕННЯ

  • Адміністративно:

Залежно від того, перебуваєте ви в порту чи в морському домені, може виникнути два сценарії.

  • Фізичний захист:

Умови водозбору найважче контролювати, оскільки це вже питання захисту водозбірної конструкції на фізичному рівні від ударів човнів, зачеплення якорів, .

  • Випадок структури в порту:

Якщо ви перебуваєте в порту, стабільність параметрів морської води менша через сильне забруднення через:


- До безперервного руху човнів,

- Нафта та інші забруднюючі викиди з човнів,

- Має однакову форму порту, який не має виходу до моря, з меншою глибиною води, не сприяючи відновленню "чистої" води,

- Для самих користувачів, які генерують специфічне забруднення, яке важко біологічно розкласти (приклад: поліетиленові пакети).

  • Інші скиди, інші водозбірники:

У порту або іншому середовищі інші установки збору та скидання в радіусі 100 м повинні бути ідентифіковані, щоб не захоплювати воду, яка вже надходить від теплообміну, або скидати біля колекції будь-якої третьої сторони.

Це положення повинно бути включене в запит на дозвіл Морській службі, щоб звернути увагу на те, що інші роботи в майбутньому не повинні бути “уповноваженими” надто тісно.

Відстань між захопленням і розрядом є важливою для уникнення ризику короткого замикання як для власних конструкцій, так і для сусідніх конструкцій.

Цю відстань слід враховувати як по горизонталі, так і по вертикалі. Дійсно, для збору, проведеного, наприклад, на глибині 25 метрів (температури та параметри води стають "стабільними"), поверхневий розряд на одній і тій же вертикальній площині не буде шкідливим.

  • Якість води:

Залежно від контексту, у воду можна завантажувати M.E.S (зважені тверді речовини), пісок. та забруднюючих речовин.
Для «поліпшення» якості води, а отже, споруд для перекачування, відстоювання та утилізації слід планувати, особливо якщо людина перебуває у штормі (завислий пісок, бруд тощо) або забрудненому середовищі (МНС, поліетиленові пакети).

Це призводить до точного вивчення найкращого фізичного розташування водозбору у районі, який вже є спокійним або глибоким. Потім, розробляючи відстійники для зважених або важких речовин, особливо у випадку закачування біля берега або в порту.

  • Випадок припливів і відпливів:

Не слід нехтувати припливами, оскільки вони мають амплітуду близько 1 метра (зона Монако/Ніцца). Це вже розташує збірні та випускні труби. Більше ніж припливи і відливи, слід враховувати амплітуду набухання, оскільки це буде спричиняти значну агресію проти конструкцій (які, отже, доведеться захищати) та навколишнього середовища самого берега: модифікації профілів пляжу, матеріали як гравій, скелі, .
Потім має бути проведено пильне дослідження з морською службою, або навіть геологічне дослідження, що вказує на стійкість грунту, де проводяться водозбірні та скидні роботи.

Корисний діапазон температур для морської води:

Взимку Захоплення ≥ 14 ° C
Влітку Захоплення ≤ 25 ° C

Температура морської води 14 ° C зустрічається досить часто на глибині близько 3 метрів взимку. Температурний профіль близько 14 ° C стає набагато стабільнішим, як тільки глибина становить близько 30 метрів, де температура морської води коливається між 14 і 16 ° C.
Це означає, що, наскільки це можливо, цікаво провести глибокий збір для оптимізації умов торгівлі влітку (економія на машинах C.O.P).

Більш практичним чином ми рекомендуємо, щоб водозбір був між 3 м і 30 м, враховуючи всі припливи та набряки.
Зверніть увагу, що морські служби можуть надавати щоденні показники температури морської води залежно від місцезнаходження.

  • Скидання морської води:

Злив морської води у разі обміну термодинамічними машинами, як правило, буде холоднішим, ніж водозбірний басейн, взимку та теплішим влітку.
Ми не знайшли жодних письмових правил з цього приводу, окрім того, що більш теплий контекст відмови влітку може викликати більше занепокоєння, ніж зміни в екосистемі району, де відбувається відмова.

Насправді, це окремий випадок, заснований на:

- Зрошення зони скидання. Це також територія, що не має виходу до моря ?

- Дифузія відторгнення в одній трубці або через безліч насадок, що сприяють індукції та змішуванню.

- З висоти рівня скидання або у вже теплу товщу морської води.

- Віддаленість від берегової зони більш "заселена" і, отже, більш чутлива до морських організмів.

- Рівень енергетичної потужності по відношенню до області, де відбувається викид. Якщо, наприклад, 10 МВт гарячої енергії буде випущено на невелику територію берега, що не має виходу до моря, екосистема ризикує порушитись і змінитися.

Ось чому, емісійне правило, яке можна почути в цій професії, фіксує дельту Т на 4 ° C, що, враховуючи вищевикладене, становить низьку межу безпеки.


Ми вважаємо, що цю межу можна збільшити до 6 ° C з мінімальним відображенням положень щодо скидання.

Або в підсумку:

Водозбір 14 ° C ≤ Захоплення ≤ 25 ° C
Відмова 8 ° C ≤ Відхилення ≤ 31 ° C

Зверніть увагу, що температури 8 ° C або 31 ° C є розрахунковими параметрами при теоретичних максимальних умовах установки; ці цифри не дають рівня температури морського середовища.

Наприклад, температурні режими, що послужили основою для встановлення Quai Antoine 1er в Монако, є:

  • Режим морської води:

Влітку 22/28 ° C DT = 6 ° С
Взимку 15/9 ° C DT = 6 ° С

  • Помірний водний режим:

Влітку 24/30 ° C DT = 6 ° С
Взимку 14/8 ° C DT = 6 ° С

Виконав Філіпп НУНЕС
Інженер ENSAIS-ICG та керуючий директор XPAIR, він втручається, надаючи свої знання та досвід понад 20 років у галузі кліматичної та енергетичної інженерії.