海水源節能技術在港口的應用與經濟性分析

摘要：海水源利用技術作為一種高耗能比的集中冷熱源技術，目前在國內具有較為廣闊的市場前景，也是國家鼓勵推廣的新能源技術之一。它具有經濟、高效節能、環保、運行穩定、安全可靠、應用范圍廣和自動化程度高等特點。

隨著該技術的不斷改進與成熟，相應產品也隨之趨于完善、可靠，并越來越普及。日照港作為臨海港口企業，本著建設節約型港口原則，響應國家節能減排政策，以及得天獨厚的海水資源，具有發展海水源熱泵這一先進技術的重要基礎。

關鍵詞：港口；節能：海水源熱泵。

1．海水源節能技術現狀

海水溫度是海水節能技術應用成敗的關鍵，是實現海水資源利用的核心問題。海水溫度條件主要涉及到海水最冷月和最熱月海水各層的溫度，在這方面我國黃、渤海地區有很好的水溫條件。海水溫度最低的2月份，黃、渤海地區海水表面溫度大部分區域在5攝氏度以上，可以滿足熱泵的運行條件。夏季在水深35米處，海水溫度多在13攝氏度左右，山東半島附近還可以取得溫度更低的海水。

我國在海水利用方面具備了一定的技術和理論基礎。我國海水管道及大型熱泵機組生產水平較成熟。我國對于海水管道的設計、過濾、防腐、滅藻能力和換熱器的防結垢問題上已經具備了一定的經驗，為海水空調的應用做好了技術上的儲備。

2．海水源節能主要以海水源熱泵技術實現

海水源熱泵機組是以海水作為載體，冬季把海水中的低品位熱能利用熱泵原理，通過消耗部分電能，將提取出來的熱量供房間取暖利用，而夏季把房間內的熱量釋放到海水中，以達到夏季制冷的目的，它具有以下特點：

2．1經濟

海水源熱泵系統集制冷、采暖和制取生活熱水于一體，避免了制冷系統和供暖系統的重復投資，也節省了大面積的鍋爐房，在初投資方面要比傳統的中央空調系統要低，而在運行費用方面，由于海水源熱泵系統的制冷系數和制熱系數比空氣源熱泵高很多，一般空氣源熱泵的制冷EER值在3.8左右，制熱COP值在1.8左右，而海水源熱泵的制冷EER值能達到6.5以上，制熱COP值能高達4.6以上，所以其運行費用只有其他形式空調的1/3到1/2。

2．2高效節能

海水源熱泵系統是以海水作為冷熱源，由于冬季海水的溫度比環境溫度要高，所以熱泵機組的蒸發溫度提高，制熱系數高，一般可達3.8-5；夏季海水溫度比環境空氣溫度要低，所以熱泵機組的冷凝溫度降低，制冷系數提高，可達6-6.5，就一次能源利用率來說，一般燃煤鍋爐的效率為80%-90%，而以發電效率為30%計算，海水源熱泵制熱系數為4.5時，一次能源利用率為30%×4.5=1.35，都高于燃煤鍋爐。

2．3環保

海水源熱泵使用的是電能，電能是一種清潔能源，供熱時省去了鍋爐房，沒有燃燒過程，不向大氣和環境排放任何污染物，制冷時省去了冷卻塔，避免了冷卻塔的噪音、霉菌污染及水耗。同時海水采取全部回灌和密閉循環，不消耗海水資源，也不污染海水資源。海水源熱泵機組的運行沒有任何污染，沒有燃燒，沒有排煙，不產生任何廢渣，廢水、廢氣和煙塵，使環境更優美。可以建造在居民區內，不需要堆放燃料廢物的場地，且不用遠距離輸送熱量。

2．4運行穩定、維護方便

水體的溫度一年四季相對穩定，其波動的范圍遠遠小于空氣的變動，是很好的熱泵熱源和空調冷源。水體溫度較恒定的特性，使得熱泵機組運行更可靠、更穩定，也保證了系統的高效性和經濟性，不存在空氣源熱泵的冬季除霜等難點問題。由于系統簡單，機組部件較少，運行簡單、穩定，相對來說維護費用要低得多，使用壽命可長過20年以上。

2．5應用范圍廣

可廣泛的應用于賓館、辦公樓、學校、商場、別墅區、住宅小區的集中供熱制冷，以及其它商業和工業建筑空調，并可用于游泳池、乳制器加工、啤酒釀造、冷軋鍛造、冷庫及室內種植和恒溫養殖等行業上。

3．海水源節能技術的特點

該技術的最大特點是可以直接將海水引入熱泵機組進行換熱，取消了傳統的、在海水與機組之間加裝鈦合金板式換熱器的技術路線。與傳統的技術方案相比，其新發明的海水源熱泵技術具有非常明顯的優勢：由于取消了中間換熱裝置，從而消除了中間換熱溫差，大大提高了系統的運行效率，最大限度地發揮出了海水源熱泵技術的優勢；同時由于取消了昂貴的鈦合金板式換熱器，從而大大降低了海水源熱泵系統的投資費用，使其在環保的基礎上更具有非常優秀的性價比。

4．海水源節能技術的實例及節能分析

4．1工程概況：

本工程為港口某項目海水源熱泵中央空調項目。項目總建筑面積86000㎡。需要實現夏季制冷和冬季采暖。本方案考慮利用海水作為水源熱泵的冷熱源。位于日照，瀕臨黃海，我們考慮取海水的方式為在沙灘打井的方式，根據經驗數據當地夏季取水溫度在20左右，冬季取水溫度在8℃左右。

4．2項目設計方案

根據《地源熱泵系統工程技術規范》、《建筑給排水及采暖工程施工質量驗收規范》、《實用供熱空調設計手冊》等國家現行規范、規定及業主的要求本方案機組負荷確定為：

建筑用途建筑面積(m2)冷指標

(W/m2)冷負荷

(KW)熱指標

(W/m2)熱負荷

(KW)

建筑項目86000907740706020

根據設計負荷，選用2臺LSBLGR-4300S海水源熱泵機組作為空調機組，夏季，2臺機組處于制冷工況，同時為空調系統末端提供7度冷水；冬季，2臺機組處于制冷工況，同時為空調系統末端提供50度熱水。機組為全智能化自動控制，可設定溫度、時間，并根據設定的參數自動加載或卸載(25%，50%，75%，100%變頻運行)。同時，系統故障自動保護，自動報警，自動記錄，自動停機，能夠很好的保護機組，又方便故障排除。

4.4經濟對比分析

項目海水源熱泵機組冷水機組集中熱網溴化鋰機組

系統投資890.56萬元1316.42萬元925.39萬元

夏季空調運行費用74.96萬元106.73萬元125.36萬元

夏季運行費用指標8.72元/㎡12.41元/㎡14.58元/㎡

冬季空調運行費用135.26萬元326.80萬元179.94萬元

冬季運行費用指標15.73元/㎡38元/㎡20.92元/㎡

全年空調運行費用210.21萬元433.53萬元305.30萬元

全年運行費用指標24.45元/㎡50.41元/㎡35.50元/㎡

上表所述，海水源熱泵其運行費用每年可以節省95-200萬，節約率達到30%，-60%，已達到節能減排的目的，符合國家十二五規劃要求。

5．結論

海水源節能技術的運用，沒有鍋爐和冷卻塔，除使用少量的電能以外，其運行不產生任何污染。其海水源熱泵屬于水冷式空調系統，運行費用僅為普通中央空調的50～60％。與傳統供熱方式相比，海水源熱泵供熱要比電鍋爐供熱節省三分之二以上的電能，比燃煤鍋爐節省二分之一以上的能量。因此海水源熱泵技術在港口的推廣使用勢必帶來良好的經濟和社會效益。

參考文獻

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