热源塔的原理、组成与特点

我国供暖区域划分是以“秦岭—淮河”为界划分南北，北方地区集中供暖，南方城市不提供集中供热。近年来随着生活水平的提高，南方城市对于集中供暖的呼声也越来越高。随着采暖季的来临，南方城市的供暖问题成为民众关注的焦点。

      随着呼声越来越高，南方供暖问题究竟该如何破题？有业内人士认为，南方城市可以因地制宜地发展多能源供暖，光靠集中供暖并不现实，受政策鼓励，现在用能方式可以更加多样化，其中能源塔热泵技术作为集多种优点于一身且适用于南方多地气候的一种清洁供暖方式受到了业界的普遍关注。

      能源塔热泵技术是通过能源塔的热交换和热泵机组作用，实现供暖、制冷以及提供热水的技术。冬天它利用低于冰点载体介质，高效提取冰点以下的湿球水热能，通过能源塔热泵机组输入少量高品位能源，实现冰点以下低温热能向高温位转移，实现制热；夏天由于能源塔的特殊设计，起到高效冷却塔的作用，将热量排到大气实现制冷。

系统特点

冬季，由于充分利用了气候、气象条件阴雨连绵，潮湿阴冷，湿球温度高,能量储藏巨大的特点，能源塔提取低品位能性能相对比风冷热泵稳定.整个冬季机组的性能系数COP可在3.0～3.5范围内变化。

      夏季，由于能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换热面积可承受瞬间高峰空调余热负荷，冷却水温低，换热效率最高。机组的能效比EER可在4.2～4.5范围内变化,节能效果显著。

      比风冷热泵机组可节能25%～30%；同土壤源热泵空调相比节能效果相近但对空间场地没有特殊要求。能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。

      热源塔热泵空调系统是针对中国南方地区冬季阴雨联绵，潮湿阴冷，空气湿度大的气候而开发的国际领先的热泵空调工程技术。
      避开了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的缺点。

      其另一个突出优点在于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，此时，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。

高效环保

      由于能源塔采用了特殊结构设计，冬季载体循环提取低品位能,有效地利用湿球温度高储藏的巨大能量的特点，省去了为辅助供热时既不卫生又污染环境锅炉。 夏季采用常规制冷，载体循环换热面积大能效高。 还可提供生活热水，一机三用。 提高了设备使用率,降低了初投资，节能环保。

寿命

      热泵机组冬季使用的热源，是月波动很小的湿球温度显热能，蒸发压力稳定度和蒸发温度都高于风冷热泵，使得机组比风冷热泵机组有更宽的运行范围。

热泵机组夏季使用的冷源，是汽化蒸发潜热带走空调余热，能源塔在夏季有足够的蒸发面积可承受瞬间高峰空调余热负荷，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。

不受区域限制

      地源热泵节能环保，但是能够适应地源热泵的地质条件受到的制约，在很多城市，土地紧张，地源热泵没有立足之地； 有的地方地下水不充足或不准使用地下水，因此能源塔热泵就是最佳选择。

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。

      与风源热泵相比： 不用考虑辅助电加热和冬季融霜的问题，单机功率范围大。

系统组成及原理

热源塔型水源热泵机组，是以空气为热源，通过热源塔的热交换和热泵机组作用，实现制冷、蓄冰、供暖以及提供卫生热水等多种功能的产品。

冬天它利用冰点低于零度的载体介质，高效提取低温环境下相对湿度较高的空气中的低品位热能，实现低温热能向高温热能的传递，达到制热目的；

夏天由于热源塔的特殊设计，起到高效冷却塔的作用，将热量排到大气中实现制冷。

适用于长江以南地区冬季空调室外计算空气干球温度不低于-8℃，计算相对湿度不低于60%的气候条件（苏州：-2.5℃，77%）。

这就是热源塔热泵系统，左侧为夏季运行流程，完全和冷水机组的模式一样，右侧是经过阀门转换后转化为制热工况，大家注意通往热源塔进水温度为-3度，这个温度下水是要结冰的，所以里面添加了一些防冻剂，（甲醇、乙醇、乙二醇、水溶性酰胺和氯化钙、氯化钠等）。如果外界环境温度过低，防冻剂浓度增大，热源塔循环水的比热容会变小，换热效率降低，同时，因为浓度增大，溶液的粘度，密度等参数都有一定改变，这将导致水泵的扬程增大，功率增大。所以在温度低于-8时该系统不太适合。

热源塔的构成：

热源塔开启时，室外空气从4进风栅进入塔内，和肋片及盘管换热，从上侧2出风筒排出。当环境温度大于1℃时，盘管表面不会结霜，14凝结水控制装置开启，直接把冷凝水排走。环境温度低于1度时，冷凝水易在盘管表面结霜，这时就会启动17喷淋泵，关闭14冷凝水。浓溶液从16溶液池送至18喷淋器，把高浓度溶液喷在盘管上面吸收冷凝水，稀释后经15溶液控制阀回至溶液池。喷淋液会被风吹走，会被冷凝水稀释，存在飘失损失和结露损失。当溶液池内浓度低到一定程度时，自动加药装置会自动加药提高其浓度。当室外空气湿度较低时，喷淋液也会因蒸发导致浓度过高，也需要补充水分。

塔身：

风机：

换热器：

喷淋装置：

防冻、补水系统：

闭式热源塔：

循环介质一直都在管道内流动，不与外部空气相接触；

换热器为铜管、肋片；

喷淋装置主要用于喷洒防冻液，从而防止换热器表面结霜与结冰；

喷淋装置内的防冻液与循环介质并不混合。

闭式热源塔流程图：

开式热源塔：

循环介质在管道内流动，在塔内经过喷淋装置喷淋到换热器上，与空气直接接触；

换热器为填料（塑料、PVC、PP）；

喷淋装置主要用于喷洒循环介质，从而循环介质与空气相接触。

热源塔热泵系统流程图：

这几个阀门就是用来切换热泵机组的制冷、制热工况的。小型热泵机组（涡旋式风冷模块、涡旋式水地源热泵）都是通过切换制冷剂管路上的四通换向阀自动切换冷热工况，而对于大型的热泵机组（离心式，螺杆式）由于蒸发器和冷凝器都结构差异较大，蒸发器和冷凝器不能通过简单的四通换向阀切换，只能通过外加阀门切换冬夏工况。

单制冷系统图：

单制热系统图：

单制热水系统图：