热源塔热泵系统的产生与运用
摘要：热源塔热泵是湖南刘秋克同志根据我国南方特定气候条件而研发设计的，可实现空调制冷制热及生活热水的三联供，并解决了冬季换热易结霜问题，实现了节能减排。
关键词：刘秋克热源塔高温高湿合理的系统
一、热源塔热泵系统的产生
为了实践绿色、节能、环保、科技的理念，众多学者走在开发、创新的道路上，湖南的刘秋克就是这样一位暖通界的潮人。在空气源热泵、水源热泵和土壤源热泵之外，他缔造了热源塔热泵的理念。
热源塔的概念由湖南大学土木工程学院热源塔热泵研究中心的刘秋克教授于2003年提出，2004年进行环境数据实验，2005年开展设备研究，2006年进入设备产品开发，2008年第四代热源塔热泵在湖南吉首市金煌宾馆的运用中经受了五十年一遇冰冻期的考验，从而慢慢走向市场。
热源塔热泵是根据我国南方特定气候条件夏季“高温酷暑”、冬季“低温高湿”的设计，冬夏季皆能高效运行低热能热泵系统。该系统能在原有水冷机组只能在夏季使用的基础上，通过高效热源塔吸收低品位能，全年取消锅炉等辅助热源，实现冷暖空调及生活热水三联供，有效解决风冷热泵夏季制冷能耗高、冬季供热换热器易结霜的问题。该系统已经运行的案例有：桐庐大酒店、南通商务会所、普陀山大酒店等。
二、热源塔热泵系统工作原理
热源塔热泵技术 1、热源塔热泵系统原理 热源塔热泵技术——是空调节能工程设计与空调节能机组设备组合的工程系统产品。热源塔利用低于冰点载体介质(乙二醇溶液)能高效地提取冰点以下的湿球水体显热能，通过热源塔热泵机组输入少量高品位能源，实现冰点以下低温位热能向高温位转移。对建筑物进行供热和制冷以及提供热水的技术。 热源塔热泵空调系统是针对中国南方地区冬季气侯、气象条件的特殊因素，阴雨联绵，潮湿阴冷，空气湿度大，传统风冷热泵在冬季供热时结霜严重，融霜耗电大，热泵效率低，达不到舒式的供热温度，而采用矿物燃料为辅助供热时即不卫生又污染环境，开发的国际领先的热泵空调工程技术。热源塔是按照供热负荷能力设计的换热面积，满足高效提取冰点以下低温位能可再生能源要求。 说明：南方地区在整个冬季基本多处于无日照寒湿阴冷气侯环境。阴雨天夜间空气湿度越大，风冷热泵供热效果越差(室内空气温度低湿度高，人体散失潜热量多而感到阴冷)；相反，阴雨天夜间空气湿度越大，热源塔热泵供热效果相对越好(室内空气温度高湿度低，人体散失潜热量少而感到暖和)，主要是湿球温度与干球温度相差很小，湿球所含显热高的缘故。 热源塔热泵水—水区域空调系统供热工艺原理图 1.热源塔 2.热源泵 3.换向站 4.热泵机组 5.换向站 6.末端设备 7.变频负荷泵 8.溶液池 9.膨胀水箱
热源塔热泵混合空调系统供热工艺原理图 1.热源塔 2.住宅区总热源泵 3.网点区热源泵 2、热源塔热泵系统特点 冷热源单项节能25%～30% 冬季，由于充分利用了南方气候、气象条件的特殊因素，阴雨联绵，潮湿阴冷，湿球温度高储藏的巨大能量的特点，热源塔提取低品位能性能稳定，整个冬季机组的性能系数COP可在3.0~4.0范围内变化。 夏季，由于热源塔是按照冬季提取显热负荷能力设计的，转化为冷却塔后有足够地蒸发面积可承受瞬间高峰空调余热负荷，冷却水温低效率最高、节能，机组的能效比EER 可在4.2~4.5范围内变化。 相比南方风冷热泵中央空调可节能25%~30%；同南方土壤源热泵空调相比节能效果相同。热源塔提取低品位能不受能量储藏的限制，可为宾馆酒店提供充足生活热水——低品位能来源。 综合设计节能50%～60% 热源塔热泵技术——是空调节能工程设计与空调节能机组设备组合的工程系统产品，空调节能工程设计主要有：冷(热)源优化设计节能、按商用空调使用功能优化区域控制节能、按户式空调使用功能优化单元个性控制节能、变水流量或变制冷剂流量设计节能、按负荷变化模块化机组节能、按使用功能单元个性化热源塔热源塔单体机及多联体机节能。 经湖南业主实际测算空调系统采用热源塔热泵综合节能技术，比传统空调综合节能率达
太阳能次生源热源塔热泵技术在夏热冬冷地区的应用 湖南大学土木工程学院热源塔热泵研究中心刘秋克李念平成剑林 湖南秋克热源塔热泵科技工程有限公司殷浪刘博城蔡继辉 摘要在研究国内外冷却塔采热热泵技术不适应我国南方夏热冬冷气候条件下运行的基础上，由国内QIUKE科技以6项中国发明专利和1项美国发明专利重新定位，以吸收和提升低温位热源为单位的设计制造定义为“太阳能次生源热源塔热泵”简称（热源塔热泵）。2008年初我国南方遭受了五十年一遇的冰冻期，热源塔热泵经受了恶劣气候环境下严峻考验，供暖温度超过28℃。热源塔热泵堪称为百年空调重大突破，在全球属于发展初期应用较少，但确已顽强的生命力崛起被人类逐渐步接受。热源塔热泵在夏热冬冷地区与其它热泵空调和化石能源空调相比较，具有效率更高、使用限制条件比较少的特点。 关键词热源塔热泵、地源热泵、冷热源、太阳能次生源、可再生能源 引言 对于我国夏热冬冷地区舒适性空调，一般应满足夏季制冷和冬季供暖两种功能。在传统的建筑物中因气候因素和经济发展等原因，一般只需考虑夏季制冷问题。但随着人们生活水平的提高和促进工作和生产效率的提高，对空调的舒适度要求较高，需要满足建筑物冬季供暖的场所需求倍增。对于冬季供暖有需求的建筑物，如果设计仅仅考虑空调冷源问题，而不重视空调热源的选择采用电辅和化石能源，将造成冬季空调能源消耗过大，从而造成全年空调能耗偏高和终端用户高排碳污染环境。 在传统空调热源方案中，通常需分别设置冷源（制冷机）和热源（锅炉或电辅热）。由于用高温位的化石能源去生产中位热能，其存在能源效率很低和环境污染问题，所以空调热源的来源方式应逐步的由传统化石能源锅炉转化为应用太阳能次生源作为热泵的热源，能源效率高更加环保。 本文结合技术的起源和基本原理与工程实例，介绍一种在夏热冬冷地区综合经济性能比较突出的空调冷(热)源系统——太阳能次生源热源塔热泵空调技术。 1、能源来自太阳能次生源太阳能次生源广义的解释，太阳能以辐射能形式加热了地球表面，地球吸收了太阳能后所产生的一系列热能存储与释能及质的转换，形成可再生利用的新能源均为太阳能次生源。能够用于建筑物冷热空调的太阳能次生源包括：地源热泵所用的热源、空气源热泵所用的热源和制冷所用的蒸发冷却（太阳能辐射给地球的热量反射给空气所形成的干湿球差才存在液体蒸发现象）等。其他例如风能、海洋能、气候变化等等都是来自太阳能次生源。 2、热源塔定义的起源以热源塔定位用作吸收低温位冷(热)源技术的起源可追溯到日本20世纪80年代，采用冷却塔加氯盐溶液曝气循环吸收空气中的低温位热源，日本取名为采热塔/加热塔，国内暖通会议取名为冷却塔采热，有的厂家也称之为能源塔。由于是冷却塔结构没有改变，存在溶液随时被稀释导致运行的不稳定和设备腐蚀及立体空间污染问题，在此基础上QIUKE科技重新定位确立正确的研发方向，以吸收低温位热源为单位的设计制造，定义为“热源塔”，2005年在全国科技网上招标。 2.1开式冷却塔即时吸收热源存在的问题采用冷却塔加氯盐溶液曝气循环吸收空气中的低温位热源，在工程实际应用中设备严重腐蚀、水质环境污染、立体空间环境空气污染严重。 2.1.1冷却塔取热效率低，冷却塔是以汽化蒸发潜热能为主构造的换热设备，用于冬季吸收显热能时即使放大冷却塔容量吨位来配置，显然也是换热面积不足传热温差大，溶液温度低导致热泵蒸发温度低，热泵供热性能下降。加之采用的热泵大温差传热，蒸发温度低，需要高浓度的氯盐类作为循环介质，曝气循环溶解氧增加加速氯盐对设备的腐蚀性。 2.1.2溶液浓度高不可再生利用，在低温高湿气候期持续时间长达90天，需要将稀释后溶液排放掉补充原液维持浓度，造成了河道水环境污染。氯盐类溶液飘雾污染腐蚀周围环境的钢结构。
蓝的能源塔热泵系统 一、国家政策 国家发改委在下达的《可再生能源中长期发展规划》中指出：“加快发展地热能在建筑中的规模化应用，降低煤炭在能源消耗中的比重，是我国可再生能源发展的首要目标”。建设部、财政部（2006）213号文件中也指出：“我国太阳能、浅层地能等资源十分丰富，在建筑中应用前景十分广阔，需要大力进行扶持、引导。使其尽快达到规模化应用。预计到“十一五”期末，太阳能、浅层地能应用面积占新建建筑面积的25%以上，到2020年要到达50%以上”。2008年10月1日起施行的《民用建筑节能条例》也明确指出对具备可再生能源利用条件的建筑，建设单位应当选择合适的可再生能源，用于采暖、制冷、照明和热水供应等。 二、系统原理及特点 地源（水源）热泵技术作为利用浅层地热能的首要方式，其基本原理是：热泵机组消耗少量电能，将水（地下水、江河湖水、海水、城市污水、工业废水等）、土壤以及空气中的热量转移到房间，冬季采暖，夏季制冷，并供应卫生热水。该技术不消耗一次能源、不污染环境，无燃烧，零排放，比传统采暖、制冷方式节约运行费用40%～60%。在一些缺水少水，或是不具备条件打井、埋管的地区，地源（水源）热泵的应用受到了极大的制约。为解决这一实际情况，我公司成功地推出了适合于长江以南（最低气温-9℃以上，空气湿度较大）广大地区使用的热泵新产品——能源塔热泵系统，并取得国家专利（专利号ZL20072002507.1.2）。 能源塔热泵技术是一项通过利用室外空气中的热量，实现采暖、制冷以及提供卫生热水的新技术。冬季它利用冰点低于零摄氏度的载体介质，高效提取空气中水
蒸汽凝结为水的过程中所放出的热量，达到制热目的；夏季由于能源塔的特殊设计，起到了高效冷却塔的作用，达到制冷的目的。经过实际运行测试，整个冬季能源塔热泵平均能效比在3.5以上，夏季平均能效比在5.0以上。 三、蓝德产品技术优势 自国外引进热泵技术至今已有十几年的时间，蓝德公司始终坚持以技术为先导，不断地进行技术创新，不断地提高技术水平，不断地提高产品质量和售后服务质量，使蓝德公司在众多热泵厂家中脱颖而出—— 国内首家推出满液式热泵机组！ 国内率先开发出工业领域余热回收用高温热泵机组！ 国内首家推出电子印染工业领域余热回收用热泵机组！ 国内首家推出双冷凝器全热回收热泵机组！ 国内首家推出双蒸发器蓄冰热泵机组！ 国内首家推出能源塔热泵机组！ 国内独家采用自主研发的热泵专用控制器！ 国内首家将电子式膨胀阀应用于热泵机组并成功的开发其控制程序！ 国内首家推出GSM无线远程监控技术！ 国内首家推出双流向电子膨胀阀专利技术！ 国内首家推出气候补偿、阳光补偿专利技术！ 蓝德共有几十项专利技术，用户已遍布全国各地，但我们并没有停滞不前，而是以推广热泵技术应用为己任，以低品位能源利用先锋为动力，坚持不懈地推进蓝德产品的更新。蓝德热泵最新系列产品技术优势详细介绍如下：（一）、蓝德热泵机组采用德国比泽尔半封闭螺杆压缩机 国际一流品牌、性能稳定可靠、噪音低、使用寿命长。 （二）、烟台蓝德首家成功将满液式蒸发器运用到水源热泵机组 蒸发器是水源热泵的主要部件之一。目前市场上广泛采用的是干式蒸发器，机组结构简单，系统设计要求低。在国内乃至国际上蓝德公司首家生产满液式水源热泵机组的厂家，满液式水源热泵的突出优势在于： 1、满液式蒸发器比干式蒸发器传热效率更高10～15%，提高了能效比（COP值），
《资源节约与环保》2019年第9 期 引言 能源是现代生活和工业现代化生产与发展的基础。如果没 有能源，现代生活和现代工业的发展就无从谈起。由于常规化石 能源（如煤炭、石油和天然气）的储存量是有限的， 其在未来的某个时间段内总会耗尽，并且在消耗能源的同时又导致了环境的污染。所以，在消耗能源的同时需提高能源利用效率和重视节约能源，这不但可以减少能源消耗而且也减少了环境的污染[1]。 1节约能源的意义 随着社会的不断发展，特别是现代化工业的高速发展、人类生活水平的不断提高以及人口数量的增长，对能源的需求量亦 在逐步加大，能源问题的重要性日益彰显， 目前已成为广受关注的全球性问题。 目前，人类使用的能源主要是非再生能源， 其约占能源总消费量的90%。我国是能源消费大国之一， 当然在使用能源方面同样也以煤炭、石油和天然气为主。煤炭、石油和天然气均是工业生产的主要能量来源，此类能源的90%通常都用作燃料而燃烧殆尽。不仅如此，在化石燃料进行燃烧的同时又导致了严重的环 境污染问题[2]。改革开放以来，由于经济的快速发展， 能源需求量随之大幅增加，为此能源对外的依存度亦在不断提升。 基于上述情况，需对能源进行合理地开发，并且在使用能源的同时持续提高能源利用效率并尽可能节约能源。以此不仅可减少能源开发投资，取得较好的经济效益，而且还能减少能耗和环境污染。 2我国能源利用的现状及存在问题 2.1我国能源利用的发展现状 众所周知，能源工业是国民经济的基础， 对社会发展、经济发展以及人民生活水平提高具有举足轻重的作用。而如前所述， 随着我国工业和经济的快速发展， 对能源的需求亦在急剧增加，从而出现能源供应不足的现象，此类事实形成了要依赖其他地区的能源供给来补充本地能源需求的格局。 所以，国际形势的变化和地区局势的动荡均会对我国进口能源的安全性及稳定性带来一定的风险。2.2我国能源利用的现存问题 在经济飞速发展的当今时代，中国能源工业的发展面临着 环境保护、资源节约、资源的科学开发和利用等多方面的压力， 如能源消费量大，环境污染严重， 供需矛盾突出和消费结构不合理等问题。 2.2.1能源消耗量大 较低的技术水平和粗放的经济增长方式导致了能源消耗量 较大。其主要能耗产品的单位能耗亦远高于世界发达国家， 我国平均煤炭利用率约只有30%左右，比国际平均水平低10%。2.2.2能源利用率低 目前我国的能源利用效率呈上升趋势，但仍然较低。我国近年来十分重视节能减排工作，并取得了显著成效。但同世界其他国家相比，国内的能源利用率依然相对较低[3]。2.2.3环境污染严重 我国由于能源消耗而引起的环境污染问题相当严重，以燃煤型为主的大气污染导致的酸雨覆盖区域已扩大到占国土总面积的约30%。此外对煤炭资源的开采利用带来了严重的地面污 染，空气污染，时而出现的雾霾现象较为严重， 并在短期内很难得以消除。该现象直接影响着居民的日常生活及健康指数。2.2.4供需矛盾 随着经济及现代化工业的飞速发展，能源紧缺的矛盾日益突出，尤其石油，天然气供需矛盾更加突出。我国能源具有：“多煤、贫油、少气”特点，呈现供需不平衡状态。2.2.5能源消耗体系不合理 我国能源结构体系长期存在着过度依赖煤炭的问题，长期以来一直未得到根本性解决，能源结构优化对能源需求总量影 响很大。这既表明中国节能减排的空间大， 也显示目前清洁煤技术应用水平落后，需要通过加快技术研发，加大国际技术合作力度来实现化石能源的清洁化。 3重视节能技术的必要性 当今，我国能源资源的紧缺状况及其利用效率如上文所述，传统化石能源对外的依存度在逐年提升，由于国家方面的重视，能源利用效率也在不断提高，但同先进国家相比较还有一定的差距。节约能源已成为我国社会和经济持续发展的一项长远战略方针。 4热泵技术及相应节能政策 4.1热泵技术及其在国内的发展 热泵技术和其他节能技术一样，也会在相关政策的激励下 得到快速的发展[4]。其是一项技术成熟，应用可靠的技术。20世纪 四五十年代国外已把这项技术用于工业生产上，如无机盐类的 制备，造纸黑液回收烧碱以及放射性废液的净化等， 并已积累了丰富的经验。 我国在20世纪70代开始了这方面研究工作，通过研究和验证，虽然已掌握热泵生产工艺这项技术，但配套设备中的蒸汽压缩机国内不能制造，这便制约了这项技术的发展。随着压缩机 问题的解决，2000年后这技术的工业应用发展较快。在食品、 制药、制盐等领域得到了应用，有从国外引进压缩机同国内设备配 国内能源利用现状研究及热泵技术前景展望 伍赛特 （上海汽车集团股份有限公司 上海 200438） 35
热源塔热泵的原理及其应用 摘要：热源塔空调系统,是针对中国南方地区冬季潮湿阴冷，空气湿度大，传统空调风冷热泵在冬季供热时严重结霜，融霜耗电大，热泵效率低，而采用燃油、燃气、煤为主供取热时，其能耗高又污染环境，在这种背景下开发地具有国际领先水平的热泵空调设备及系统工程技术。本文介绍了热源塔热泵系统的原理、特点及热源塔热泵系统的选择和应用。 关键字：热源塔；热泵机组；低温高湿 0.背景 在我国南方地区，尤其在冬季，该区域没有北方的集中供暖，较多采用电加热或电热辅助以及燃油、燃气锅炉等方式供暖，高品位能源消耗较大。同时，由于特殊的气候条件，形成了冬季室外空气“低温高湿”的特点，使得目前此区域内较常使用的空气源热泵系统室外换热器难以维持在干工况运行且结霜严重，各项性能系数大大降低。针对此地区气候特点，结合空气源热泵及水冷机组用冷却塔的优点，为改善室外换热器湿工况运行的不利条件，同时利用冬季湿空气显热及水蒸气相变潜热并推迟室外侧翅片表面结霜时间，开发出了一套名为热源塔热泵的新型热泵系统。 1.热源塔热泵系统的原理 热源塔是利用水和空气的接触，冬季制热是按照供热负荷能力设计的换热面积，利用冰点低于零度的载体介质，高效提取低温环境下的相对湿度较高的空气中的低品位热能，通过向热源塔热泵机组输入少量高品位能源，实现低温环境下低品位热能向高品位转移,对建筑物进行供热以及提供热水。夏季制冷,通过蒸发作用来散去空调中产生的废热的一种设备。 1.1 热源塔的构成和分类 从构造上看，热源塔主要由围护构架、旋流风动系统、低温高效换热器、汽液分离系统、凝结水分离系统、低温防霜系统（如图1所示）组成。其中，围护构架包括塔体框架、顶部的出风筒，侧壁的围护板及进风栅；旋流风动系统由位于风筒内部的变速电动机控制装置和斜射旋流风机组成；低温高效换热器由围护构架内部的高效肋片、换热管、进液口及出液口构成；低温高效换热器上方设有由斜流折射分离器和斜射旋流分离器构成的汽液分离系统；低温高效换热器下方设有由接水盘、凝结水控制装置和溶液控制阀构成的凝结水分离系统；还设有由溶液池、喷淋泵控制装置、喷淋器构成的低温防霜系统。当空气经低温高效换热器表面逆向流通时，形成传热面与空气之间的显热与潜热交换，获得低于环境温度２～３℃的溶液作为热源塔热泵的低品位热源。消噪汽液分离器可有效地分离负压条件下产生的水分和降低风机运行时产生的噪声。 热源塔的核心技术是溶液浓缩装置。冬季阴雨连绵期间，热源塔防冻液膜直接与空气进行显热与潜热交换的同时，凝结了空气中的水分，使防冻溶液浓度降低，冰点上升。而浓缩装置的作用是将稀释的防冻液浓缩，使冰点下降。
关于空调冷热源方案选择的若干要点 中央空调系统一直是整个项目中的能耗大户，空调冷热源方案的选择是一个直接关系到空调工程项目的成败和经济效益优劣的重要问题。近年来，随着科学技术的迅速发展以及对节能和环保要求的不断提高，暖通空调领域中新的设计方案大量涌现，同一个设计项目，往往可以有几种、十几种不同的冷热源设计方案可以选择，如何对冷热源方案进行科学的比较和优选，是一个涉及面广、影响因素多的复杂技术工作。需从可行性、经济性、调节性、安全性及环境影响等方面进行综合技术经济分析。 1、可行性问题： 能够满足使用要求，这是方案可行性应考虑的主要问题。冷热源设计方案应符合国家和当地政府有关法规和规范的要求，包括有关环境保护的要求；设计方案应能满足有关方面的要求(如供电、供气、供水、供热等)，并应特别顾及这些条件的长期、变化情况。例如采用水源热泵设计方案时应考虑当地地质情况、地下水资源的现状和变化趋势、冬季热负荷和夏季冷负荷不平衡所产生的热(冷)蓄积效应等问题。 2、经济性比较问题： 经济性比较是目前空调冷热源方案比较中考虑最多的一个问题。初投资费用是投资方最为关注的一个参数，空调冷热源设计方案的初投资费用不仅包括各种设备、管道、材料的投资，而且应包括各种相关收费(如热力入网费、用电设备增容费、天然气的气源费等)，相应的安装、调试费用，相关的工程管理等各种收费，相关水处理和配电与控制投资，机房土建投资与相应室外管线的费用。 运行费用是空调冷热源设计方案技术经济性比较必须考虑的重要参数。运行费用包括能耗费、人工费和维保费。在计算过程中应注意不同地区、不同时期、不同时段各种能源的价格可能不同。 在设计方案经济性比较时应综合考虑初投资、运行费用以及设备的使用寿命。对于同时有供暖和空调要求的项目，应考虑冬季和夏季设备综合利用问题，进行冬夏季综合经济性比较。 3、调节性和可操作性问题 空调系统冷热源的装机容量通常是按接近全年最不利的气象条件确定的，因此冷热源机组应有较好的调节性能，以适应全年负荷的变化。 4、空调冷热源方案比较案例 空调冷热源方案有多种组合方式，作为空调冷热源的能源有电力、天然气、城市热力等；空调设备有电制冷机组、热泵机组、燃气直燃机、燃气锅炉、市政热网等。不同的能源、不同的设备对投资成本、运行费用和环境影响是不一样的。常用的冷热源形式有离心式冷水机组+城市热网、离心式冷水机组+燃气锅炉、溴化锂直燃机组、地（水）源热泵机组、热源塔热泵、风冷热泵机组六种方案。下列表格对六种方案进行比较分析。 为便于分析比较，本案例预设项目的建筑面积10万m2，空调冷负荷指标100W/m2，热负荷指标70W/m2，即空调总冷负荷为10000KW，总热负荷为7000KW。空调设备的用电量和用气量按设备能效系数（KW/kwh和KW/Nm3）折算。年运行费用按冬季采暖150天，夏季空调90天，每天运行10小时进行计算。初投资费用中只比较不同方案的主要设备费用，辅助设备、管道材料安装调试费以及其他土建机房投资费用等认为基本相同，不在比较范围内。
空气源热泵与其他能源效益分析()
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一、热泵热水技术的适用性论证 1.热泵热水系统工作原理 图1 热泵热水系统工作原理图 消耗一部分机械功（例如电能)作为驱动，实现热能从低温环境向高温环境的转移，这种设备称为“热泵”。采用热泵技术可消耗少部分电能制取高温位的热水,如图1所示,热泵热水系统主要由蒸发器（吸收环境空气中热量的换热器，对应图中“空气热交换器”）、压缩机、冷凝器(制取热水的换热器,对应图中“水热交换器”)、贮热水箱、膨胀阀及相关的附件和连接管路组成。热泵以工作介质作为媒介（也常称为“冷媒”),由冷媒在蒸发器和冷凝器中的相变伴随着吸热和放热的过程实现能量转移,具体过程为：经膨胀阀节流降压后的液态冷媒首先流入蒸发器中吸收周围空气中的热量而蒸发，生成的冷媒蒸汽被压缩机吸入、压缩成高温高压的冷媒蒸汽,然后流入贮热水箱内的冷凝器中进行冷凝,释放出的冷凝热用于制取热水，冷凝后的液体冷媒经储液罐、过滤器和膨胀阀又流回蒸发器中重新吸热、蒸发。同样的热力过程周而复始，直到贮热水箱中的热水达到设定温度。 空气源热泵热水系统通过消耗少量的高品位电能，可以把热值数倍于所耗电能的室外环境中的低温位热能输送至高温位的贮热水箱内，能量的收益大于消耗(即,热泵的能效比CＯP大于１），因而有效地节省了热水所需的一次能源。 按蒸发器吸收热源介质的性质分,热泵可以归纳为空气源、水源、地源和太阳能四种。由于空气源热泵不受水源和建筑地理条件的限制,是目前发展得最多和最成熟的一种热泵。由于热源来自免费的“空气能”,除了在中国的东北和华北
中央空调热泵冷热源实际工程案例分析 一、工程概况 该大酒店位于城市发展的商业中心。该大酒店是按四星级酒店标准设计的集客房、餐饮、娱乐、休闲、会议、办公及商场为一体的多功能综合性项目。地上建筑面积：34210m2。地下建筑面积：3160m2。夏季制冷负荷为2500KW，冬季供热负荷为2000KW。单位面积冷指标为70.4W/m2。单位面积热指标为58.5W/ m2。热水负荷为5000KW/天。 二、不同冷(热)源热泵方案初投资比较 2.1混合源地源热泵冷(热)源与初投资 系统性能南方地区制冷负荷大于供暖+热水负荷的20%左右，为维持地下土壤温度场的平衡，实现经济运行目的，设计采用混合源(地埋管+冷却塔)地源热泵。地下土壤源温度场可维持在16～22℃之间变化，热泵热源温度平均保持12～6℃之间变化，。热泵是以15℃热源作为供热量指标，在热源温度12～6℃条件下运行供热虽有衰减，但仍能满足2500KW供暖和热水负荷的需求量。热泵供热性能系数COP值可达3.5以上，主要是依靠昂贵造价的地源埋管系统作陪衬，才能实现单项运行经济指标的高效。 系统初投资近期原萨斯特地源埋管钻井施工队在为浏阳市一座别墅做地源埋管，岩层钻孔单井深度35米，钻机日进尺深度只有10米，井深造价超过100 元/米。在大型建筑物中用地紧张，单井深度可达到80～100米，随着井深增加岩层硬度会更高，井深造价为120～200元/米之间(四川地源热泵示范工程)。采用混合源地源热泵机组及冷(热)源地源埋管系统的初投资为710.00万元左右(详见表1)。
2.2空气源热泵冷(热)源与初投资 系统性能酷暑制冷，空气源热泵的制冷效率与室外气候有直接的关系，随室外温度的升高而降低，机组消耗功率随室外环境温度的升高而增加。空气温度3 5℃，出水温度7℃，空气源热泵制冷能效比EER值在2.5左右。隆冬供热，南方地区受特定地质与气候条件因素影响，成为冷暖气流对峙区“低温高湿”，空气中低品位“潜热”含量高，空气源热泵因构造缺陷，不能有效地利用低品位热源，持续期累计约50天左右(-5～2℃温度有近10天左右，2～5℃温度有近40天左右)。当空气源热泵迎面风速为2M/S时，室外空气干球温度在0～5℃，相对湿度>80%时结霜最为严重，此时平均每小时化一次霜，按现代技术不停机旁通换向化霜程序，一次化霜的时间不少于8分钟左右(包括室内反向取热)。空气源热泵在0～5℃条件下处于无霜至结满霜与半结霜状态下运行，供热性能下降35～4 0%；化霜减少的供热量达15～20%左右。因此，在最恶劣工况条件下空气源热泵机组的实际供热输出量，只有标准工况供热量的50%左右，供热性能系数CO P平均只有1.5左右。 系统初投资冬季酒店供热需求量为2500KW，选择空气源热泵方案，容量应按实际供热能力确定为： Q=Q0?δ+RQ0为设定的标准供热量、δ为实际供热系数、R为辅助热源； Q0=3800KWδ=0.53R=500KWQ=Q0?δ+R=3800*0.53+500=2514KW 设计采用标准制冷量为3800KW空气源热泵机组加500KW辅助电加热装置，能够满足制热最不利工况下供热。根据涡旋压缩机构造不适应空气源热泵结霜后，长期处在高压差下运行，容易损坏等因素，应采用螺杆压缩机组，空气源热泵主机方案初投资为716.00万元左右(详见表1)。 2.3热源塔热泵冷(热)源与初投资 2.3.1热源塔热泵原理 热源塔热泵定义为：夏季为高效水蒸发冷却制冷机，冬季为高效宽带无霜空
热源塔热泵冷热源方案浅析 桐庐好的大酒店有限公司方国明 内容摘要 冷(热)源来源经济与否直接关系建筑物空调的初投资与综合运行费用。本文以实际设计方案为例，对不同制冷机冷源与热泵热源来源方案进行了综合性经济分析、比较，从而得出结论：用“热源塔热泵”系统可实现冷暖空调卫生热水三联供，的确是一个经济合理的方案。 热源塔热泵夏季为高效水蒸发冷却热回收制冷机，可以向酒店提供免费卫生热水和桑拿热水；过度季节提供卫生热水时产生的冷量可满足、餐厅、娱乐及多功能厅冷负荷；冬季热泵的低品位热源来自高效宽带无霜热源塔系统，可有效地保障热泵供暖及卫生热水所需要的低品位热 源。 在无锅炉等辅助热源条件下，热源塔热泵经受住南方五十年一遇的冰冻期考验，室内供暖温度达到30℃。系统运行可靠维修量小，比混合源地源热泵冷(热)源减少60%左右的初投资，年减少综合经济费用11.6%。这种无需设计锅炉、水源和地埋管等辅助热源系统的热泵，初投资经济合理，室内外机械设备综合占地面积都比较小、节能效果明显，以及对周围环境影响符合国家环保标准的空调冷(热)源来源方式，值得和大家交流探讨。 关键词：热源塔、冷(热)源、热源塔热泵 1. 工程概况 桐庐大酒店位于城市发展的商业中心——杭州市桐庐县城区。桐庐大酒店是按四星级酒店标准设计的集客房、餐饮、娱乐、休闲、会议、办公及商场为一体的多功能综合性项目。地上建筑面积：34210 m2。地下建筑面积：3160 m2。夏季制冷负荷为2500KW，冬季供热负荷为2000KW。 单位面积冷指标为70.4W/ m2。单位面积热指标为58.5W/ m2。热水负荷为500KW。 2. 不同冷(热)源热泵方案初投资比较 2.1混合源地源热泵冷(热)源与初投资 系统性能南方地区制冷负荷大于供暖+热水负荷的20%左右，为维持地下土壤温度场的平衡，实现经济运行目的，设计采用混合源(地埋管+冷却塔)地源热泵。地下土壤源温度场可维持在16～22℃之间变化，热泵热源温度平均保持12～6℃之间变化，。热泵是以15℃热源作为供热量指标，在热源温度12～6℃条件下运行供热虽有衰减，但仍能满足2500KW供暖和热水负荷的需求量。热泵供热性能系数COP值可达3.5以上，主要是依靠昂贵造价的地源埋管系统作陪衬， 才能实现单项运行经济指标的高效。 系统初投资近期原萨斯特地源埋管钻井施工队在为浏阳市一座别墅做地源埋管，岩层钻孔单井深度35米，钻机日进尺深度只有10米，井深造价超过100元/米。在大型建筑物中用地紧张，单井深度可达到80～100米，随着井深增加岩层硬度会更高，井深造价为120～200元/米之
能源塔热泵机组介绍
能源塔热泵机组是政府大力推广的技术先进、运行费用节省的高效节能设备。已被 列入南京市、无锡市、苏州市、上海市、宁波市、舟山市、慈溪市等节能办《2010 节能 技术（产品）导向目录》 。能源塔热泵机组具有如下优势及特点： 1、节能效果显著 冬季，平均能效比在 3.5 以上且无结霜现象。夏季，能效比在 4.5 以上。仅空调功 能，综合比风冷热泵机组、VRV 系统节能 40%以上，同时，夏季可全热回收制得免费 卫生热水，VRV 系统则需另外提供热水。 2、一机多用 实现冬季供暖、夏季制冷、蓄冰以及全年提供卫生热水。提高了设备使用率，降低 初投资，节能环保。 3、不受地质条件与场地限制 能源塔热泵系统适用于室外湿球温度高于-9℃以上长江以南地区。风冷热泵室外环 境温度低于零度就需要电辅助加热了. 与地源热泵相比较：不受地质条件的制约，占地面积小； 与风冷热泵相比较：主机放置在机房，噪音小，功率大。 4、运行稳定、寿命长 热泵机组冬季使用的热源，是相对湿度较高的空气中的低品位热能，蒸发压力稳定 度和蒸发温度都高于风冷热泵，使得能源塔热泵系统有更宽的运行范围；热泵机组夏季 使用的能源塔有足够的蒸发面积可承受瞬间高峰空调负荷，冷却水温低，效率高。全年 运行与风冷热泵比较，机组能耗小，磨损轻，寿命长。 5、系统设计简单
与地源热泵比：不用考虑地源侧冬夏季冷热负荷均衡； 与风冷热泵比：不用考虑辅助电加热和冬季融霜的问题, 单机功率范围大。 6、适用性强 既可应用于新建建筑又适用于既有建筑的节能改造。如果仅仅是制取卫生热水初投 资比风冷热泵热水器要低，但是效率更高，寿命更长！ 7、除以上优势外，还有下列特点： 模块化组合设计；冬季补水口防结冰；风机、支架、管路采用船舶防腐措施；流量 按照吸热设计，夏季兼做高效冷却塔；低飘水率：0.1%；低噪音设计；大容积底盘；下 雨防护等；且操作方便易维护 能源塔热泵系统原理 能源塔利用水和空气的接触，通过热质交换将空气中的热量传递给水。 冬季制热时可利用冰点低于零度的载体介质，如氯化钙溶液提取空气中的低品位热 源，通过向能源塔热泵机组输入少量电能，得到大量的高品位热能，可以供热及提供热 水。 在春秋夏季节， 能源塔作为热源用以制取卫生热水,当环境湿球温度在 10℃以上时， 可采用水作为载体介质。 夏季制冷时， 能源塔可为热泵机组冷凝器提供冷却水， 散去空调系统中产生的废热。 总结:夏季制冷时能源塔作为冷却塔。机组制热时能源塔可视为热源：经过塔的空 气传热给载体介质（水或盐溶液） ，载体介质传热给蒸发器，蒸发器吸收的热量加上压 缩机功率一起传热到冷凝器。
水汽能型热泵系统简介 人类的生存与发展离不开能源的利用，为了满足人们日常的工作、生产和生活的需求，人类对自然资源进行了大量的开采，不断利用自然界各种能源。在各种大量无序的开采利用过程中，造成了环境污染、资源浪费，进一步危害了人类自身的生存。与此同时，人类为了更好地生存与发展，不断地向大城市集中，造成城市的拥挤与资源的浪费，城市的能源利用问题亟待解决。为了寻找新的能源，人类付出了艰辛的劳动，无论太阳能、风能、潮汐能、核能等等的利用，都不断地带动了人类社会的进步与发展。进入20世纪，人类对能源消耗更加巨大，对新能源的渴求变得更加急切，在这样的一个背景下水汽能热泵系统应运而生。1.1.水汽能及水汽能热泵 地球表面的水体与各类大气下垫面（如土壤、森林、草地、建筑等）及各类含水物体中蕴含了大量的液态水，液态水在各类物质的表面无时不刻地发生汽化，也就是从液态转变为气态。在其转变过程中，液态水吸收环境的热量（即汽化潜热）后变为气态的水汽进入到空气中，因而空气中的水汽本身含有了大量的热量。就其本质而言，其所吸收的所有热量均来自于太阳所赋予地球的热量，所以，这部分能量也是太阳能的一部分。 空气体量相对于人类而言是无限大的，所以在空气中的水汽含有的热量也是无限的。这部分热量一直都存储在空气中的水汽内，当水汽遇冷凝结时又会释放出来，在这个过程中，水会呈现气态、液态共存的现象，而热量就是在这个转变过程中得到了释放。由于水汽的形成是自发进行的，热量是自动进入到水汽内的，所以这部分能源是无偿且无限的。由于这部分能源是储存在空气中的水汽内、由水汽与液态水转变过程中得到，因此它的发现者黄国和将之命名为水汽能。由于空气中的水蒸汽体量巨大，其蕴含的热量超过了地下所埋藏的煤炭、石油和天然气所含热量的总和，因此水汽能的储存量是极其巨大的，水汽能的利用是可循环的，不处在枯竭与短缺，在利用过程中不存在对环境的污染。 水汽能热泵技术是一种充分利用空气中水蒸汽热量的可再生能源技术，在冬季充分利用水汽能收集器收集空气中含有的水蒸汽所蕴含的热量，通过水汽能热泵将这部分低品位热量提升，作为中央空调的热源提供以及生活热水的供应；在夏季，水汽能热泵将吸收的建筑热量回收为生活热水，利用作为高效冷却器将多