中央空調(diào)熱泵冷熱源方案淺析

1、中央空調(diào)熱泵冷熱源方案淺析 摘要：冷（熱）源來源經(jīng)濟與否直接關(guān)系建筑物空調(diào)的初投資與綜合運行費用。 本文以實際設計方案為例，對不同制冷機冷源與熱泵熱源來源方案進行了綜合性經(jīng) 濟分析、比較，從而得出結(jié)論：用“熱源塔熱泵”系統(tǒng)可實現(xiàn)冷暖空調(diào)衛(wèi)生熱水三 聯(lián)供，的確是一個經(jīng)濟合理的方案。 熱源塔熱泵夏季為高效水蒸發(fā)冷卻熱回收制冷機，可以向酒店免費提供衛(wèi) I _一一/ 生熱水和桑拿熱水；過度季節(jié)制取衛(wèi)生熱水時產(chǎn)生的冷量可供餐廳、娛樂及多功能 廳空調(diào)免費利用；冬季熱泵的低品位熱源來自高效寬帶無霜熱源塔系統(tǒng)，可有效地 保障熱泵供暖及衛(wèi)生熱水所需要的低品位熱源。 在無鍋爐等輔助熱源條件下，熱源塔熱泵經(jīng)受住南方

2、五十年一遇的冰凍期 考驗，室內(nèi)供暖溫度達到30C，熱水45C以上。系統(tǒng)運行可靠維修量小，這種無需 設計鍋爐、水源和地埋管等輔助熱源系統(tǒng)的熱泵，初投資經(jīng)濟合理，室內(nèi)外機械設 備綜合占地面積都比較小、節(jié)能效果明顯，以及對周圍環(huán)境影響符合國家環(huán)保標準 的空調(diào)冷（熱）源來源方式，值得和大家交流探討。 關(guān)鍵詞：熱源塔、冷（熱）源、熱源塔熱泵 1.工程概況 桐廬大酒店位于城市發(fā)展的商業(yè)中心一一杭州市桐廬縣城區(qū)。桐廬大酒店 是按四星級酒店標準設計的集客房、餐飲、娛樂、休閑、會議、辦公及商場為一體 的多功能綜合性項目。地上建筑面積：34210m2地下建筑面積：3160m2.夏季制冷負 荷為2500KV，冬季供

3、熱負荷為2000KW單位面積冷指標為70.4W/m2.單位面積熱指標 為58.5W/m2.熱水負荷為5000KW天。 2.不同冷（熱）源熱泵方案初投資比較 2.1混合源地源熱泵冷（熱）源與初投資 系統(tǒng)性能南方地區(qū)制冷負荷大于供暖+熱水負荷的20%左右，為維持地下土 壤溫度場的平衡，實現(xiàn)經(jīng)濟運行目的，設計采用混合源（地埋管+ 冷卻塔）地源熱泵。 地下土壤源溫度場可維持在1622 C之間變化，熱泵熱源溫度平均保持 126 C之 間變化。熱泵是以15C熱源作為供熱量指標，在熱源溫度 126C條件下運行供熱 雖有衰減，但仍能滿足2500KW供暖和熱水負荷的需求量。熱泵供熱性能系數(shù) COP直 可達3.5

4、以上，主要是依靠昂貴造價的地源埋管系統(tǒng)作陪襯，才能實現(xiàn)單項運行經(jīng) 濟指標的咼效。 系統(tǒng)初投資近期原薩斯特地源埋管鉆井施工隊在為瀏陽市一座別墅做地源 埋管，巖層鉆孔單井深度35米，鉆機日進尺深度只有10米，井深造價超過100元/ 米。在大型建筑物中用地緊張，單井深度可達到 80100米，隨著井深增加巖層硬 度會更高，井深造價為120200元/米之間（四川地源熱泵示范工程）。采用混合源 地源熱泵機組及冷（熱）源地源埋管系統(tǒng)的初投資為 710.00萬元左右。 2.2空氣源熱泵冷（熱）源與初投資 系統(tǒng)性能酷暑制冷，空氣源熱泵的制冷效率與室外氣候有直接的關(guān)系，隨 室外溫度的升高而降低，機組消耗功率隨室外

5、環(huán)境溫度的升高而增加?？諝鉁囟?5C, 出水溫度7C,空氣源熱泵制冷能效比EER直在2.5左右。隆冬供熱，南方地區(qū)受特 定地質(zhì)與氣候條件因素影響，成為冷暖氣流對峙區(qū)“低溫高濕”，空氣中低品位“潛 熱”含量高，空氣源熱泵因構(gòu)造缺陷，不能有效地利用低品位熱源，持續(xù)期累計約 50天左右（-52C溫度有近10天左右，25C溫度有近40天左右）。當空氣源熱 泵迎面風速為2M/S時，室外空氣干球溫度在05C,相對濕度80%寸結(jié)霜最為嚴重， 此時平均每小時化一次霜，按現(xiàn)代技術(shù)不停機旁通換向化霜程序，一次化霜的時間 不少于8分鐘左右（包括室內(nèi)反向取熱）?？諝庠礋岜迷?5C條件下處于無霜至結(jié) 滿霜與半結(jié)霜狀態(tài)下

6、運行，供熱性能下降 3540%化霜減少的供熱量達1520注 右。因此，在最惡劣工況條件下空氣源熱泵機組的實際供熱輸出量，只有標準工況 供熱量的50%r右，供熱性能系數(shù)COF平均只有1.5左右。 設計采用標準制冷量為3800KW空氣源熱泵機組加500KW1助電加熱裝置， 能夠滿足制熱最不利工況下供熱。根據(jù)渦旋壓縮機構(gòu)造不適應空氣源熱泵結(jié)霜后， 長期處在高壓差下運行，容易損壞等因素，應采用螺桿壓縮機組，空氣源熱泵主機 方案初投資為716.00萬元左右。 2.3熱源塔熱泵冷（熱）源與初投資 / / 2.3.1熱源塔熱泵原理 熱源塔熱泵定義為：夏季為高效水蒸發(fā)冷卻制冷機，冬季為高效寬帶無霜 空氣源熱泵

7、。 熱泵所提升的低品位能來自熱源塔，熱泵必需是在較小的傳熱溫差下運行， 才能獲得較高的供熱性能系數(shù)，需要按熱源塔實際使用工況設計熱泵工況，所以定 位為熱源塔熱泵。 熱源塔熱泵工作原理：由熱源塔旋流風機擾動環(huán)境中“低溫高濕”空氣從 塔體底部進入，經(jīng)低溫寬帶換熱器底部迎風面逆向流通，形成傳熱面與環(huán)境空氣之 間的顯熱與潛熱的交換。寬帶換熱器將來自熱泵小溫差蒸發(fā)器的低溫循環(huán)溶液（乙 二醇稀釋溶液）從寬帶換熱器上部進液底部出液，獲得低于環(huán)境溫度23C的溶液 作為熱源塔熱泵的低溫位熱源。 自然無霜運行期：南方冬季，環(huán)境溫度為25C的持續(xù)時間為40天左右， 占冬季低溫高濕天氣85%以上,是傳統(tǒng)窄帶空氣源熱泵

8、結(jié)霜率較頻繁期。閉式熱源塔 由于設計上采用了冷庫-15 C的低溫寬帶小溫差傳熱技術(shù)，比傳統(tǒng)窄帶空氣源熱泵結(jié) 霜溫度下降了 56C,減少了 85%勺結(jié)霜機率。環(huán)境空氣溫度高于 2.0 C以上時，空 氣相對濕度較大潛熱含量高，寬帶換熱器在進行熱交換時凝結(jié)水量大，凝結(jié)水分離 系統(tǒng)自動排出凝結(jié)水份。 人工無霜運行期：南方冬季，環(huán)境空氣溫度低于1.0 c以下時的累計時間約 10天左右，為防止負溫度濕空氣遇冷（低溫寬帶換熱器）結(jié)霜，負溫度噴淋裝置根 據(jù)智能控制要求，自動噴淋環(huán)保防凍溶液（選用食品行業(yè)用無毒、無腐蝕、環(huán)保的 防凍液）降低換熱器表面冰點，待低溫期過后采用濃縮裝置分離水份。 熱源塔熱泵方案經(jīng)慎重

9、考慮科學論證后，最后提出一種介于水冷卻制冷機 節(jié)能與無霜空氣源熱泵之間的組合制冷與熱泵系統(tǒng)。經(jīng)多方面研究與網(wǎng)上市場調(diào)查 了解到，熱源塔熱泵可有效地解決了地下水源熱泵無水源，地源土壤源熱泵造價高， 傳統(tǒng)風冷熱泵夏季制冷能耗高、冬季供熱翅片換熱器易結(jié)霜降低換熱效率、化霜耗 能等問題，造成供熱能耗高。熱源塔熱泵夏季為高效水蒸發(fā)冷卻制冷機，冬季為高 效寬帶無霜空氣源熱泵，經(jīng)受住南方五十年一遇的冰凍期考驗，客房供暖溫度達到 30C、熱水45C以上。熱源塔熱泵冷、暖空調(diào)和熱水三聯(lián)供一機三用，無需輔助熱 源，節(jié)能環(huán)保、高效，且初投資合理，熱源塔熱泵冷（熱）源系統(tǒng)造價為445.00萬 元左右，與其它熱泵方案對

10、比如下： 對比混合源地源熱泵方案減少初投資 265.35萬元，減少年還貸利息27.76 萬元，能耗增加5.85萬元，實際比混合源地源熱泵方案年減少21.91萬元的費用。 對比空氣源熱泵方案減少初投資 271.65萬元。減少年還貸利息28.41萬 元，年節(jié)能耗減少71.27萬元左右，實際比空氣源熱泵方案年減少 99.68萬元的費 用。 結(jié)論 通過對不同熱泵及冷（熱）源系統(tǒng)方案進行的綜合經(jīng)濟分析不難看出，熱 源塔熱泵冷（熱）源系統(tǒng)作為大中型建筑物（特別是酒店服務業(yè)）中央空調(diào)系統(tǒng)的 冷（熱）源具有明顯的初投資低、節(jié)能和性能穩(wěn)定優(yōu)勢。不受區(qū)域地質(zhì)及自然環(huán)境 的限制，在氣候適宜的長江流域以南地區(qū)可在冬、夏過度季節(jié)共用，省去了鍋爐設 備、水源和地埋管等輔助冷（熱）源系統(tǒng)，符合我國南方地理情況。一機三用，設 備利用率咼。 熱源塔熱泵夏季制冷具有比冷卻塔更好的冷卻效果，較低的風速令人滿意 的降低了噪音；冬季熱源塔由于采用了寬帶小溫差傳熱設計，吸取低品位熱源能力 比窄帶空氣源熱泵換熱器結(jié)霜溫度下降了 56C,減少了 85%勺結(jié)霜機率。在環(huán)境 負溫度運行期間，設計有噴淋防霜系統(tǒng)以及旋流汽