【中國制冷網(wǎng)】冷(熱)源來(lái)源經(jīng)濟與否直接關(guān)系建筑物空調的初投資與綜合運行費用。本文以實(shí)際設計方案為例，對不同制冷機冷源與熱泵熱源來(lái)源方案進(jìn)行了綜合性經(jīng)濟分析、比較，從而得出結論：用“熱源塔熱泵”系統可實(shí)現冷暖空調衛生熱水三聯(lián)供，的確是一個(gè)經(jīng)濟合理的方案。

    關(guān)鍵字：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――杭州市桐廬縣城區。桐廬大酒店是按四星級酒店標準設計的集客房、餐飲、娛樂(lè )、休閑、會(huì )議、辦公及商場(chǎng)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2500KW，冬季供熱負荷為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

    系統性能南方地區制冷負荷大于供暖+熱水負荷的20%左右，為維持地下土壤溫度場(chǎng)的平衡，實(shí)現經(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(chǎng)可維持在16～22℃之間變化，熱泵熱源溫度平均保持12～6℃之間變化，。熱泵是以15℃熱源作為供熱量指標，在熱源溫度12～6℃條件下運行供熱雖有衰減，但仍能滿(mǎn)足2500KW供暖和熱水負荷的需求量。熱泵供熱性能系數COP值可達3.5以上，主要是依靠昂貴造價(jià)的地源埋管系統作陪襯，才能實(shí)現單項運行經(jīng)濟指標的高效。

    系統初投資近期原薩斯特地源埋管鉆井施工隊在為瀏陽(yáng)市一座別墅做地源埋管，巖層鉆孔單井深度35米，鉆機日進(jìn)尺深度只有10米，井深造價(jià)超過(guò)100元/米。在大型建筑物中用地緊張，單井深度可達到80～100米，隨著(zhù)井深增加巖層硬度會(huì )更高，井深造價(jià)為120～200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)源地源埋管系統的初投資為710.00萬(wàn)元左右(詳見(jiàn)表1)。

    2.2空氣源熱泵冷(熱)源與初投資

    系統性能酷暑制冷，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環(huán)境溫度的升高而增加?？諝鉁囟?5℃，出水溫度7℃，空氣源熱泵制冷能效比EER值在2.5左右。隆冬供熱，南方地區受特定地質(zhì)與氣候條件因素影響，成為冷暖氣流對峙區“低溫高濕”，空氣中低品位“潛熱”含量高，空氣源熱泵因構造缺陷，不能有效地利用低品位熱源，持續期累計約50天左右(-5～2℃溫度有近10天左右，2～5℃溫度有近40天左右)。當空氣源熱泵迎面風(fēng)速為2M/S時(shí)，室外空氣干球溫度在0～5℃，相對濕度>80%時(shí)結霜z*為嚴重，此時(shí)平均每小時(shí)化一次霜，按現代技術(shù)不停機旁通換向化霜程序，一次化霜的時(shí)間不少于8分鐘左右(包括室內反向取熱)?？諝庠礋岜迷?～5℃條件下處于無(wú)霜至結滿(mǎn)霜與半結霜狀態(tài)下運行，供熱性能下降35～40%；化霜減少的供熱量達15～20%左右。因此，在z*惡劣工況條件下空氣源熱泵機組的實(shí)際供熱輸出量，只有標準工況供熱量的50%左右，供熱性能系數COP平均只有1.5左右。

    系統初投資冬季酒店供熱需求量為2500KW，選擇空氣源熱泵方案，容量應按實(shí)際供熱能力確定為：

    Q=Q0?δ+RQ0為設定的標準供熱量、δ為實(shí)際供熱系數、R為輔助熱源；

    Q0=3800KWδ=0.53R=500KWQ=Q0?δ+R=3800*0.53+500=2514KW

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    設計采用標準制冷量為3800KW空氣源熱泵機組加500KW輔助電加熱裝置，能夠滿(mǎn)足制熱z*不利工況下供熱。根據渦旋壓縮機構造不適應空氣源熱泵結霜后，長(cháng)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(wàn)元左右(詳見(jiàn)表1)。

    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(wú)霜空氣源熱泵。

    熱泵所提升的低品位能來(lái)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，需要按熱源塔實(shí)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(fēng)機擾動(dòng)環(huán)境中“低溫高濕”空氣從塔體底部進(jìn)入，經(jīng)低溫寬帶換熱器底部迎風(fēng)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(lái)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(jìn)液底部出液，獲得低于環(huán)境溫度2～3℃的溶液作為熱源塔熱泵的低溫位熱源(見(jiàn)圖1)。

熱源塔熱泵工作原理

    自然無(wú)霜運行期：南方冬季，環(huán)境溫度為2～5℃的持續時(shí)間為40天左右，占冬季低溫高濕天氣85%以上，是傳統窄帶空氣源熱泵結霜率較頻繁期。閉式熱源塔由于設計上采用了冷庫-15℃的低溫寬帶小溫差傳熱技術(shù)，比傳統窄帶空氣源熱泵結霜溫度下降了5～6℃，減少了85%的結霜機率。環(huán)境空氣溫度高于2.0℃以上時(shí)，空氣相對濕度較大潛熱含量高，寬帶換熱器在進(jìn)行熱交換時(shí)凝結水量大，凝結水分離系統自動(dòng)排出凝結水份。

    人工無(wú)霜運行期：南方冬季，環(huán)境空氣溫度低于1.0℃以下時(shí)的累計時(shí)間約10天左右，為防止負溫度濕空氣遇冷(低溫寬帶換熱器)結霜，負溫度噴淋裝置根據智能控制要求，自動(dòng)噴淋環(huán)保防凍溶液(選用食品行業(yè)用無(wú)毒、無(wú)腐蝕、環(huán)保的防凍液)降低換熱器表面冰點(diǎn)，待低溫期過(guò)后采用濃縮裝置分離水份。

    2.3.2閉式熱源塔熱泵應用案例與性能

    湖南吉s*市金煌賓館，地處湘西山區，冬季低溫高濕，夏季高溫酷暑?？照{面積2300平方米，其中客房80間，大堂150平方米，茶藝中心95平方米。生活熱水需求量15噸/日，供暖溫度要求28℃。系統設計，采用“熱源塔熱泵冷暖空調熱水三聯(lián)供”系統，熱泵機組設計容量，按夏季標準工況制冷量采用160KW機組二臺。在廠(chǎng)家交貨前進(jìn)行標準工況制冷量測試時(shí)發(fā)現每臺只有120KW/臺。比原設計配置減少了160*2-120*2=80KW，相當于25%的設備容量配置。2008年南方遭受了50年一遇的-1～-4℃冰凍期，這個(gè)先天性不足的容量配置系統，經(jīng)受了嚴峻的實(shí)際考驗。標準工況制冷量為120*2=240KW的機組在低溫位熱源進(jìn)水溫度為-5℃情況下，壓縮機自然衰竭要大于標準工況制冷量的25%，實(shí)際工況供熱量為90*2=180KW。在冰凍期期間，由于熱源塔熱泵低溫位熱源來(lái)源穩定，無(wú)霜運行效率高滿(mǎn)足要求，平均日輸出45℃生活熱水15噸，客房供暖溫度達到28～33℃(見(jiàn)圖2)，大堂供暖溫度達到24～26℃。熱源塔熱泵性能，在“低溫高濕冰凍期”就閉式熱源塔而言，只要保障溶液冰點(diǎn)濃度，在-5℃低溫位熱源，輸出熱水45℃情況下，機組的供熱性能系數COP不低于3.0(實(shí)驗室測試，傳統干式熱泵螺桿機組在給定-5℃低溫位熱源，輸出熱水52℃條件下，供熱性能系數COP不低于2.6)。圖2吉s*市金煌大酒店熱源塔熱泵

吉s*市金煌大酒店熱源塔熱泵

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