地源海水源热泵在天津港建筑中的应用

天津港（集团）有限公司

天津港是我国最大的人工海港，现有陆域面积107km2。港区分为南疆、北疆、东疆和临港产业四个港区。其中，北疆港区以集装箱和件杂货作业为主；南疆港区以干散货和液体散货作业为主；临港产业区以公用码头为主；东疆港区将建成10km2的保税港区，总规划面积为33km2。

作为北方的综合性港口，我们始终坚持可持续发展道路，在节能管理中充分认识到节能减排工作不仅是政府的责任，也是企业的重要责任和历史使命。我们通过优化港口产业结构，合理配置作业工艺，调整用能结构，提高全港能源利用效率。2009年，全港吞吐量达到3.81亿t，能源消耗总量为11.8万t标准煤，综合能源单耗3.72t标准煤/万t(按本港吞吐量计算)，较十五末期下降20%，万元增加值能耗下降25%以上，取得了显著的经济效益和社会效益。

1 天津港建筑供能现状及特点

天津港现有办公建筑面积约80万m2，每年用于建筑上的能耗为2.7万t标煤，占全港总能耗量的23%左右。由于港区面积大，办公建筑普遍存在单体面积相对较小、位置分散，距离集中供热管网远的特点，这给供热工作带来很多的困难。传统的解决方式是，冬季采用小型燃煤或燃油锅炉进行供暖（按公司分区域解决），夏季采用分体空调进行制冷。

小型燃煤锅炉污染大、能耗高，随着国家环保要求越来越严格，小型燃煤锅炉已被禁止使用。燃油锅炉消耗的是不可再生能源，且存在运行成本高，管理难度大的缺点。因此，寻找节能环保的采暖制冷方式解决这些小型分散建筑的供热制冷问题就成为一项紧迫的任务。

天津港集团历来高度重视节能减排工作，早在《天津港节能工作“十五”规划纲要》中确定了：大力推广应用节能新产品、新技术，开展太阳能、土壤能、海水能、风能等清洁可再生能源的应用研究工作的总体思想。为此，我们通过深入细致的调研、论证、试验和推广，确定了适用于天津地区地质、气候条件的地源热泵海水源热泵可再生能源利用技术。

2 地源热泵海水源热泵技术简介

2.1 工作原理和特点

大地是个巨大的蓄能器，地表5米以下深层土壤常年温度稳定，冬暖夏凉，其温度远高于冬季的大气温度，低于夏季的大气温度。地源热泵系统正是利用土壤常温的特点，借助压缩机系统，完成制冷（制热）。在冬季利用热泵吸收土壤中热量向建筑物供暖，在夏季热泵吸收建筑物的热量向土壤中排放，实现对建筑物供冷。地源热泵系统由于利用地下的低品位热能，因而大大提高了供热和制冷的效率，降低了系统一次能源的消耗。它是一种高效、节能、冷暖两用、运行灵活且无污染的可再生能源利用技术。

海水源热泵系统，它把海水作为环境冷热源，利用其中的低品位热能，同样具有节能减排的特点。

2.2 地源热泵海水源热泵技术的优点及局限性

1）地源热泵海水源热泵技术的优点突出表现在三个方面：

（1）节约能源，能源利用效率率高，是传统方式的3~4倍。即投入1kW的电能可得到4~5kW以上的冷量或热量。

（2）清洁环保，它只与土壤（或海水）进行能量交换，没有物质交换，所以对周围环境没有污染。

（3）系统使用寿命长，换热管系统寿命可以达50年以上。

2）在具有节能减排的突出优点的同时，地源热泵系统应用也受到一定的制约，主要是：

（1）由于需要设置地埋管换热器，系统的初投资较常规空调系统稍高，每平方米空调面积的投资约增加50~100元。

（2）需要一定的土地用于设置地埋管换热器，周围可利用场地有一定要求。当然，这些土地在施工完毕后还可以用作绿地或停车场等。

（3）地埋管换热器冬季从土壤中吸收热量与夏季向土壤释放热量需要大体平衡。因此，土壤源热泵系统的应用有地域上的限制，在北方严寒地区和南方没有供热需求的地区其经济性方面就会受到影响。

（4）与地源热泵系统不同，海水源热泵系统主要的技术障碍是海水对设备的腐蚀和海洋生物滋生造成在换热器中的污垢和堵塞。

3 地源热泵海水源热泵技术在我港的应用情况

2002年，我们首次在建筑面积为46.5m2的第一港埠公司集装箱检查桥处，尝试应用地源热泵技术取得了成功，从中积累了一定的使用和管理经验，为此后同类项目的推广起到了很好的示范效应。之后，在2006年，我们在设施中心船闸处开展海水源热泵技术应用研究，克服了天津港淤泥质海岸泥沙大、以及海水腐蚀等不利因素，在1400多m2建筑上应用海水源热泵，取得了成功。这不仅是天津地区第一个海水源热泵工程，也是国内首次在淤泥质海岸应用海水源热泵技术的工程。

多年的应用实践证明，地源（海水源）热泵技术是一项适用于我港的节能环保技术，并得到了越来越广泛认同。从2002年至今,我们始终遵循实事求是、循序渐进的工作思路，稳步推进地源热泵和海水源热泵应用工作。

截止目前，全港应用面积已达17万m2，占全港总建筑面积的20%以上。该技术在天津港的成功应用改变了传统的港口建筑采暖空调模式，有效降低了港口建筑采暖空调的能耗，减少了污染气体及粉尘的排放，实现了可再生能源的有效利用，为我港合理调整用能结构，提高以土壤能、海洋能、电能等清洁可再生能源应用比重起到了极大的促进作用。

“地源（海水源）热泵节能项目”2007年获得交通行业首批节能减排示范工程荣誉称号。国际物流集装箱验放中心2.2万m2建筑上应用的地源热泵项目、东疆港区邮轮母港客运大厦5.9万m2建筑上应用的海水源热泵项目还分别获得天津市财政节能专项资金奖励。

这些节能项目的应用，每年可节约能源1200t标煤，节约运行费用1000多万元，减少CO2排放3000t，取得了明显的经济和社会效益。

推广利用节能新技术新方法是当前港口企业节能发展的方向之一。地源热泵海水源热泵技术作为一项可再生能源利用的技术，是《国家节能技术政策大纲》中明确鼓励推广的节能技术，符合中央提出建设和谐社会的总体要求。近年来，我们在建筑节能方面，除了地源热泵海水源热泵应用外，还在30万m2办公建筑上安装了能量自动监控系统，利用发电余热对20万m2建筑进行集中供暖改造，并在建筑节能新材料新技术推广上做出了很多有益的尝试。在有效节约能源的同时，减少了污染物的排放，保护了环境，体现了一个大型国有企业对社会负责任的态度。

随着国家能源发展战略的确立，人们节能意识的不断增强，以地源（海水源）热泵技术为代表的清洁可再生能源应用必将在港口行业迎来更广阔的发展空间，我们的节能管理工作必将取得更大的成绩！