熱源塔熱泵系統(tǒng)的原理及其應(yīng)用1能源塔技術(shù)介紹解析5/9/2024熱源塔熱泵系統(tǒng)的原理及其應(yīng)用

熱源塔熱泵系統(tǒng)的背景

熱源塔熱泵系統(tǒng)的原理

熱源塔熱泵系統(tǒng)的特點(diǎn)

熱源塔熱泵系統(tǒng)的應(yīng)用010203042能源塔技術(shù)介紹解析5/9/2024熱源塔熱泵系統(tǒng)的背景中國南方地區(qū)冬季潮濕陰冷，空氣濕度大，采用燃油、燃?xì)狻⒚簽橹鞴釙r，其能耗高又污染環(huán)境;傳統(tǒng)空氣源熱泵在冬季供熱時嚴(yán)重結(jié)霜，融霜耗電大，熱泵效率低;而地源熱泵在城市的應(yīng)用受到地質(zhì)條件、場地的限制，在這種背景下開發(fā)的熱源塔熱泵空調(diào)系統(tǒng)。概念：以室外空氣為冷熱源，由熱源塔熱交換系統(tǒng)、熱源塔熱泵機(jī)組、建筑物內(nèi)系統(tǒng)組成的可為建筑物提供供冷、供熱和加熱生活熱水的系統(tǒng)。適用范圍：適用于冬季室外計(jì)算空氣干球溫度不低于-8℃，計(jì)算相對濕度不低于60%的氣候條件3能源塔技術(shù)介紹解析5/9/2024熱源塔熱泵系統(tǒng)的原理及其應(yīng)用

熱源塔熱泵系統(tǒng)的背景

熱源塔熱泵系統(tǒng)的原理

熱源塔熱泵系統(tǒng)的特點(diǎn)

熱源塔熱泵系統(tǒng)的應(yīng)用010203044能源塔技術(shù)介紹解析5/9/2024熱源塔熱泵系統(tǒng)原理傳熱介質(zhì)與空氣在其中進(jìn)行熱交換并為熱泵機(jī)組提供連續(xù)冷熱源的塔式換熱裝置。冬季：利用冰點(diǎn)低于零度的載體介質(zhì)，高效提取低溫環(huán)境下相對濕度較高的空氣中的低品位熱能，實(shí)現(xiàn)低溫?zé)崮芟蚋邷責(zé)崮艿膫鬟f，達(dá)到制熱目的。夏季：起到高效冷卻塔的作用，利用水的蒸發(fā)散熱，將熱量排到大氣中實(shí)現(xiàn)制冷。熱源塔5能源塔技術(shù)介紹解析5/9/2024熱源塔結(jié)構(gòu)示意圖1.塔體框架2.出風(fēng)筒3.維護(hù)板4.進(jìn)風(fēng)柵5.變速電動機(jī)控制裝置6.斜射旋流風(fēng)機(jī)7.高效肋片8.換熱管9.進(jìn)液口10.出液口11.斜流折射分離器12.斜射旋流分離器13.接水盤14.凝結(jié)水控制裝置15.溶液控制閥16.溶液池17.噴淋泵控制裝置18.噴淋器6能源塔技術(shù)介紹解析5/9/2024熱源塔熱泵防霜系統(tǒng)溶液防霜濃縮系統(tǒng)的原理：當(dāng)噴射濃縮機(jī)檢測到環(huán)境空氣溫度低于１℃時，關(guān)閉冷凝水排水閥，啟動噴射濃縮機(jī)，將溶液池溶液濃縮升壓，高壓溶液通過控制閥進(jìn)入噴射器向換熱器噴射溶液，與換熱器換熱，形成水滴，靠重力作用落入溶液盤，進(jìn)入溶液池，完成一個噴射和濃縮周期，待低溫期過后采用濃縮裝置分離水分。當(dāng)環(huán)境空氣溫度高于１℃時，關(guān)閉噴射濃縮機(jī)，開啟冷凝水排水閥。7能源塔技術(shù)介紹解析5/9/2024自動加藥系統(tǒng)

防凍液除了存在飄失損失外，當(dāng)環(huán)境相對濕度較高時，熱源塔還會吸收空氣中的水分，從而將鹽溶液稀釋。因此，防凍液損失由兩部分組成：飄失損失和結(jié)露損失。

為防止鹽溶液的濃度降低，必須定期測定鹽溶液的濃度，濃度降低時，應(yīng)補(bǔ)充鹽量，使其保持在適當(dāng)?shù)臐舛?；另外，?dāng)空氣相對濕度較低時，機(jī)組運(yùn)行時鹽溶液中的水分會蒸發(fā)，鹽溶液會濃縮，也需要補(bǔ)充水分。自動加藥裝置可自動檢測鹽溶液的濃度，這樣鹽溶液的濃度就能夠達(dá)到一個動態(tài)的平衡。

8能源塔技術(shù)介紹解析5/9/2024抗凍劑選擇要點(diǎn)抗凍劑又稱阻凍劑，是一類加入到其他液體(一般為水)中以降低其冰點(diǎn)、提高抗凍能力的物質(zhì)。抗凍劑有甲醇、乙醇、乙二醇、水溶性酰胺和氯化鈣、鹽水等。不同的用戶可以根據(jù)自己的需要加以選擇。9能源塔技術(shù)介紹解析5/9/2024抗凍劑加入量在冬季抗凍劑加入量隨著不同的環(huán)境溫度而不同抗凍劑的加入量能影響系統(tǒng)的能效比

抗凍劑加入量參考表10能源塔技術(shù)介紹解析5/9/2024熱源塔的組成部分塔身風(fēng)機(jī)換熱器噴淋裝置防凍、補(bǔ)水系統(tǒng)11能源塔技術(shù)介紹解析5/9/2024熱源塔的組成部分塔身12能源塔技術(shù)介紹解析5/9/2024熱源塔的組成部分風(fēng)機(jī)13能源塔技術(shù)介紹解析5/9/2024熱源塔的組成部分換熱器14能源塔技術(shù)介紹解析5/9/2024熱源塔的組成部分噴淋裝置15能源塔技術(shù)介紹解析5/9/2024熱源塔的組成部分防凍、補(bǔ)水系統(tǒng)16能源塔技術(shù)介紹解析5/9/2024熱源塔的分類閉式熱源塔開式熱源塔混合式熱源塔12317能源塔技術(shù)介紹解析5/9/20241.閉式熱源塔·循環(huán)介質(zhì)一直都在管道內(nèi)流動，不與外部空氣相接觸；·換熱器為銅管、肋片；·噴淋裝置主要用于噴灑防凍液，從而防止換熱器表面結(jié)霜與結(jié)冰；·噴淋裝置內(nèi)的防凍液與循環(huán)介質(zhì)并不混合。18能源塔技術(shù)介紹解析5/9/20242.開式熱源塔·循環(huán)介質(zhì)在管道內(nèi)流動，在塔內(nèi)經(jīng)過噴淋裝置噴淋到換熱器上，與空氣直接接觸；·換熱器為填料（塑料、PVC、PP）；·噴淋裝置主要用于噴灑循環(huán)介質(zhì)，從而循環(huán)介質(zhì)與空氣相接觸。19能源塔技術(shù)介紹解析5/9/20243.混合式熱源塔部分循環(huán)介質(zhì)通過塔內(nèi)換熱器，部分循環(huán)介質(zhì)通過噴淋裝置噴灑到換熱器上。部分循環(huán)介質(zhì)與空氣直接接觸。20能源塔技術(shù)介紹解析5/9/2024開式熱源塔和閉式熱源塔的比較開式熱源塔閉式熱源塔開式塔有較大局限，閉式塔應(yīng)用前景廣闊防凍液直接與空氣接觸，溶液溫度易受外界氣象條件變化的影響使其冰點(diǎn)不斷變化，需要定期啟動溶液濃縮裝置，管理非常麻煩。·克服了以上缺點(diǎn)；·通過使空氣逆向流過低溫高效肋片換熱器的表面，形成傳熱面與空氣之間的顯熱和潛熱交換；·由于閉式能源塔的高效換熱器的管內(nèi)防凍液依靠溶液泵強(qiáng)制循環(huán)，流動速度快，換熱效率高。21能源塔技術(shù)介紹解析5/9/2024熱源塔熱泵空調(diào)系統(tǒng)示意圖22能源塔技術(shù)介紹解析5/9/2024熱源塔熱泵空調(diào)系統(tǒng)的原理【熱源塔熱泵供熱工藝原理圖】23能源塔技術(shù)介紹解析5/9/2024熱源塔熱泵系統(tǒng)原理熱源塔熱泵系統(tǒng)圖24能源塔技術(shù)介紹解析5/9/2024熱源塔熱泵系統(tǒng)原理單制冷系統(tǒng)圖25能源塔技術(shù)介紹解析5/9/2024熱源塔熱泵系統(tǒng)原理單制熱系統(tǒng)圖26能源塔技術(shù)介紹解析5/9/2024熱源塔熱泵系統(tǒng)原理單制熱水系統(tǒng)圖27能源塔技術(shù)介紹解析5/9/2024熱源塔熱泵系統(tǒng)的原理及其應(yīng)用

熱源塔熱泵系統(tǒng)的背景

熱源塔熱泵系統(tǒng)的原理

熱源塔熱泵系統(tǒng)的特點(diǎn)

熱源塔熱泵系統(tǒng)的應(yīng)用0102030428能源塔技術(shù)介紹解析5/9/2024熱源塔熱泵系統(tǒng)特點(diǎn)1節(jié)能效果顯著

冬季，熱源塔提取環(huán)境低品位熱能的性能比風(fēng)冷熱泵穩(wěn)定，無結(jié)霜困擾。整個冬季機(jī)組的平均能效比在3.5以上。夏季，由于熱源塔的散熱能力比冷卻塔強(qiáng)，起到高效冷卻塔的作用，主機(jī)能效比在4.5以上。

同時，利用熱回收可免費(fèi)得到衛(wèi)生熱水。

29能源塔技術(shù)介紹解析5/9/2024熱源塔熱泵系統(tǒng)特點(diǎn)2一機(jī)多用

實(shí)現(xiàn)冬季供暖、夏季制冷以及全年提供衛(wèi)生熱水。

提高了設(shè)備使用率，降低初投資，節(jié)能環(huán)保。30能源塔技術(shù)介紹解析5/9/2024熱源塔熱泵系統(tǒng)特點(diǎn)3不受地質(zhì)條件與場地限制：

與地源熱泵比：不受地質(zhì)條件的制約，占地面積小；與水源熱泵比：不依賴地下水、地表水等熱源；與風(fēng)冷熱泵比：主機(jī)放置在機(jī)房，噪音小，功率大。31能源塔技術(shù)介紹解析5/9/2024熱源塔熱泵系統(tǒng)特點(diǎn)4運(yùn)行穩(wěn)定、壽命長

熱泵機(jī)組冬季使用的熱源,是相對濕度較高的空氣中的低品位熱能，蒸發(fā)壓力穩(wěn)定度和蒸發(fā)溫度都高于風(fēng)冷熱泵，使得機(jī)組比風(fēng)冷熱泵機(jī)組有更寬的運(yùn)行范圍；

熱泵機(jī)組夏季使用的冷源，是汽化蒸發(fā)潛熱帶走空調(diào)余熱，熱源塔在夏季有足夠的蒸發(fā)面積可承受瞬間高峰空調(diào)負(fù)荷，冷卻水溫低，效率高。全年運(yùn)行與風(fēng)冷熱泵比較，機(jī)組能耗小，磨損輕，壽命長32能源塔技術(shù)介紹解析5/9/2024熱源塔熱泵系統(tǒng)特點(diǎn)5系統(tǒng)設(shè)計(jì)簡單

與地源熱泵比：不用考慮地源側(cè)冬夏季冷熱負(fù)荷均衡；與風(fēng)冷熱泵比：不用考慮輔助電加熱和冬季融霜的問題。

33能源塔技術(shù)介紹解析5/9/2024熱源塔熱泵系統(tǒng)特點(diǎn)6適用性強(qiáng)既可應(yīng)用于新建建筑又適用于既有建筑的節(jié)能改造。34能源塔技術(shù)介紹解析5/9/2024熱源塔熱泵系統(tǒng)特點(diǎn)7經(jīng)濟(jì)、高效

熱源塔熱泵系統(tǒng)綜合經(jīng)濟(jì)性能較高，用于夏季制冷時具有負(fù)壓蒸發(fā)冷卻水溫度低的節(jié)能特點(diǎn)；用于冬季供暖時，采用低溫寬帶技術(shù)和負(fù)溫度噴淋防霜溶液。

熱源塔熱泵在中國長江流域以南：1.對比單冷機(jī)+燃油鍋爐耗能低45%左右；2.對比單冷機(jī)+燃?xì)忮仩t耗能低25%左右；35能源塔技術(shù)介紹解析5/9/2024熱源塔熱泵系統(tǒng)的原理及其應(yīng)用

熱源塔熱泵系統(tǒng)的背景

熱源塔熱泵系統(tǒng)的原理

熱源塔熱泵系統(tǒng)的特點(diǎn)

熱源塔熱泵系統(tǒng)的應(yīng)用0102030436能源塔技術(shù)介紹解析5/9/2024

熱源塔低溫技術(shù)適用范圍

項(xiàng)目地質(zhì)條件缺水、少水，不具備埋管、打井、其他水源換熱的地區(qū)；適用于長江以南地區(qū)冬季室外計(jì)算空氣干球溫度不低于-8℃，計(jì)算相對濕度不低于60%的氣候條件；建筑面積大于1萬平方、空調(diào)負(fù)荷容量不小于1000kw規(guī)模中大型公共項(xiàng)目；傳統(tǒng)單冷水機(jī)制冷+鍋爐制熱形式的改造項(xiàng)目。37能源塔技術(shù)介紹解析5/9/2024熱源塔與常用中央空調(diào)對比

可用空調(diào)系統(tǒng)形式系統(tǒng)形式特點(diǎn)平均-制冷能效平均-制熱能效傳統(tǒng)—單冷水機(jī)+鍋爐綜合能效比較低、設(shè)計(jì)施工簡單耗能大、存在二次污染4<1傳統(tǒng)—風(fēng)冷熱泵綜合能效比較低、設(shè)計(jì)施工簡單、無需鍋爐耗能大、冬季存在化霜困難及無法開機(jī)的隱患冬季制熱效果差、需輔助加熱設(shè)備2.51.5-2或無法開機(jī)節(jié)能—地源熱泵垂直埋管全封閉系統(tǒng)，穩(wěn)定可靠，能效比高、無污染投資相對較大、需要專業(yè)設(shè)計(jì)及有經(jīng)驗(yàn)施工需要場地埋管4.5-54-4.5地下打井能效比高，系統(tǒng)效果穩(wěn)定可靠、無污染對地下水溫、水量有要求5-64-5湖水換熱能效比較高、系統(tǒng)穩(wěn)定可靠，無污染需要有湖水、河水等良好換熱條件43-4節(jié)能—熱源塔熱泵適合長江中下游地區(qū)，能效比高、無需輔助加熱熱泵、適合中大型項(xiàng)目4.5438能源塔技術(shù)介紹解析5/9/2024熱源塔與常用中央空調(diào)對比可用空調(diào)系統(tǒng)形式空氣噪聲土壤/水源冷媒泄露傳統(tǒng)—單冷水機(jī)+鍋爐鍋爐排放氣體宜造成二次污染主機(jī)位于機(jī)房，僅為冷卻塔噪聲無無傳統(tǒng)—風(fēng)冷熱泵無有，一般需置屋頂且有相關(guān)避音措施無有，且VRV形式泄露較常見節(jié)能—地源熱泵垂直埋管無全封閉系統(tǒng)，噪聲等級最小一般無；如在冷卻換熱系統(tǒng)中添加極端抗凍物質(zhì)存在少許無地下打井無全封閉系統(tǒng)，噪聲等級最小存在水源污染隱患，視工程施工完備性而定無湖水換熱無全封閉系統(tǒng)，噪聲等級最小存在水源污染隱患，視工程施工完備性而定無節(jié)能—熱源塔熱泵無同冷卻塔轉(zhuǎn)數(shù)且有變頻系統(tǒng)可降噪無無39能源塔技術(shù)介紹解析5/9/2024熱源塔與常用中央空調(diào)對比可用空調(diào)系統(tǒng)形式空調(diào)投資估算運(yùn)行投資對比傳統(tǒng)—單冷水機(jī)+鍋爐250-320元/m2傳統(tǒng)鍋爐標(biāo)準(zhǔn)正在被取締，新建建筑基本很少使用該形式傳統(tǒng)—風(fēng)冷熱泵250-320元/m2平均能效2-2.5節(jié)能—地源熱泵垂直埋管400-600元/m2比傳統(tǒng)風(fēng)冷節(jié)能50-60%地下打井350-400元/m2比傳統(tǒng)風(fēng)冷節(jié)能50-60%湖水換熱350-480元/m2比傳統(tǒng)風(fēng)冷節(jié)能30-40%節(jié)能—熱源塔熱泵350-450元/m2比傳統(tǒng)風(fēng)冷節(jié)能40-50%40能源塔技術(shù)介紹解析5/9/2024案例分析普陀山大酒店建筑面積：15000m2空調(diào)機(jī)型：原使用單冷螺桿+燃油鍋爐；制冷量1500千瓦改造系統(tǒng)：制冷、制熱：熱源塔熱泵機(jī)組改造后，年降低能耗80萬左右41能源塔技術(shù)介紹解析5/9/2024列項(xiàng)改造前系統(tǒng)改造后系統(tǒng)項(xiàng)目簡介項(xiàng)目概述中國浙江普陀山四星級酒店15000㎡改造要求改造原有空調(diào)耗能、效果降低現(xiàn)狀，降低污染，滿需原有

空調(diào)只用要求，滿需每天80噸熱水需求空調(diào)系統(tǒng)形式制冷：單冷水機(jī)1200KW×1臺制熱：1噸燃油鍋爐×2臺（含熱水）制冷/熱：熱源塔熱泵350kw×3臺+90kw×2臺面臨狀況原空調(diào)機(jī)組制冷量減小、自轉(zhuǎn)功率比高、能效比下降燃油自開業(yè)始至06年油費(fèi)上漲,自2460元/噸到5530元/噸,費(fèi)用過高改造思路根據(jù)酒店客房開啟率及熱水使用要求，設(shè)置3臺螺桿機(jī)及2臺渦旋形式熱源塔機(jī)組夏季：5臺機(jī)組同時提供空調(diào)制冷；其中2臺渦旋形式主機(jī)余熱回收制取生活熱水冬季：3臺螺桿機(jī)組滿足空調(diào)制熱；2臺渦旋機(jī)組優(yōu)先進(jìn)行熱水制取，冬季最不利工況條件，2臺渦旋機(jī)組合并螺桿機(jī)組進(jìn)行空調(diào)制熱；42能源塔技術(shù)介紹解析5/9/2024案例分析運(yùn)行能耗（元）改造前系統(tǒng)改造后系統(tǒng)夏季制冷532950420008冬季采暖793800494131生活熱水1041600246000合計(jì)23683501160138年節(jié)約能耗120萬改造效果2007年改造后，次年空調(diào)及熱水年能耗節(jié)省120萬43能源塔技術(shù)介紹解析5/9/2024熱源塔熱泵系統(tǒng)的應(yīng)用44能源塔技術(shù)介紹解析5/9/2024ThankYou45能源塔技術(shù)介紹解析5/9/2024參考文獻(xiàn)[1]梁彩華,張小松,徐國英.顯熱除霜方式的能量分析與試驗(yàn)研究[J].東南大學(xué)學(xué)報:自然科學(xué)版,2006,36(1):81-85.[2]姚楊,馬最良.空氣源熱泵冷熱水機(jī)組結(jié)霜工況研究現(xiàn)狀與進(jìn)展[J].哈爾濱建筑大學(xué)學(xué)報,2002,35(5):66-69.[3]郭憲民,楊賓,陳純正.翅片型式對空氣源熱泵機(jī)組結(jié)霜特性的影響[J].西安交通大學(xué)學(xué)報,2009,43(1):67-71.[4]劉曉茹.地埋管地源熱泵系統(tǒng)熱平衡及其地域性分析[J].暖通空調(diào),2009,38(9):57-59.[5]彭金梅,羅會龍,崔國民,等.熱泵技術(shù)應(yīng)用現(xiàn)狀及發(fā)展動向[J].昆明理工大學(xué)學(xué)報(自然科學(xué)版),2012,37(5):54-54.[6]張晨,楊洪海,吳建兵,等.三種典型結(jié)構(gòu)熱源塔的比較[J].制冷與空調(diào)(北京),2009,9(6):81-83.[7]宋應(yīng)乾,馬宏權(quán),龍惟定.能源塔熱泵技術(shù)在空調(diào)工程中的應(yīng)用與分析[J].暖通空調(diào),2011,41(4):20-23.[8]章文杰,李念平,王麗潔.熱源塔熱泵系統(tǒng)相變潛熱的應(yīng)用研究[J].重慶大學(xué)學(xué)報,2011,34:58-61.[9]文先太,梁彩華,劉成興,等.基于空氣能量回收的熱源塔溶液再生系統(tǒng)節(jié)能性分析[J].化工學(xué)報,2011,62(11):3242-3247.[10]文先太,梁彩華,張小松,等.填料型叉流熱源塔不同運(yùn)行模式下?lián)Q熱性能實(shí)驗(yàn)分析[J].重慶大學(xué)學(xué)報,2011.[1]46能源塔技術(shù)介紹解析5/9/2024參考文獻(xiàn)[11]梁彩華,文先太,張小松.基于熱源塔的熱泵系統(tǒng)構(gòu)建與試驗(yàn)[J].化工學(xué)報,2010,61(S2):142-146.[12]劉成興,梁彩華,文先太,等.逆流熱源塔傳熱傳質(zhì)模型建