熱源塔熱泵系統(tǒng)的原理及其應(yīng)用

1、熱源塔熱泵的原理及其應(yīng)用熱源塔熱泵的原理及其應(yīng)用摘要：摘要：熱源塔空調(diào)系統(tǒng)是針對中國南方地區(qū)冬季潮濕陰冷，空氣濕度大，傳統(tǒng)空調(diào)風冷熱泵在冬季供熱時嚴重結(jié)霜，融霜耗電大，熱泵效率低，而采用燃油、燃氣、煤為主供取熱時，其能耗高又污染環(huán)境，在這種背景下開發(fā)地具有國際領(lǐng)先水平的熱泵空調(diào)設(shè)備及系統(tǒng)工程技術(shù)。本文介紹了熱源塔熱泵系統(tǒng)的原理、特點及熱源塔熱泵系統(tǒng)的選擇和應(yīng)用。關(guān)鍵字：關(guān)鍵字：熱源塔；熱泵機組；低溫高濕0.0.背景背景在我國南方地區(qū)，尤

2、其在冬季，該區(qū)域沒有北方的集中供暖，較多采用電加熱或電熱輔助以及燃油、燃氣鍋爐等方式供暖，高品位能源消耗較大。同時，由于特殊的氣候條件，形成了冬季室外空氣“低溫高濕”的特點，使得目前此區(qū)域內(nèi)較常使用的空氣源熱泵系統(tǒng)室外換熱器難以維持在干工況運行且結(jié)霜嚴重，各項性能系數(shù)大大降低。針對此地區(qū)氣候特點，結(jié)合空氣源熱泵及水冷機組用冷卻塔的優(yōu)點，為改善室外換熱器濕工況運行的不利條件，同時利用冬季濕空氣顯熱及水蒸氣相變潛熱并推遲室外側(cè)翅片表面結(jié)霜時

3、間，開發(fā)出了一套名為熱源塔熱泵的新型熱泵系統(tǒng)。1.1.熱源塔熱泵系統(tǒng)的原理熱源塔熱泵系統(tǒng)的原理熱源塔是利用水和空氣的接觸，冬季制熱是按照供熱負荷能力設(shè)計的換熱面積，利用冰點低于零度的載體介質(zhì)，高效提取低溫環(huán)境下的相對濕度較高的空氣中的低品位熱能，通過向熱源塔熱泵機組輸入少量高品位能源，實現(xiàn)低溫環(huán)境下低品位熱能向高品位轉(zhuǎn)移對建筑物進行供熱以及提供熱水。夏季制冷通過蒸發(fā)作用來散去空調(diào)中產(chǎn)生的廢熱的一種設(shè)備。1.11.1熱源塔的構(gòu)成和分類熱源

4、塔的構(gòu)成和分類從構(gòu)造上看，熱源塔主要由圍護構(gòu)架、旋流風動系統(tǒng)、低溫高效換熱器、汽液分離系統(tǒng)、凝結(jié)水分離系統(tǒng)、低溫防霜系統(tǒng)（如圖1所示）組成。其中，圍護構(gòu)架包括塔體框架、頂部的出風筒，側(cè)壁的圍護板及進風柵；旋流風動系統(tǒng)由位于風筒內(nèi)部的變速電動機控制裝置和斜射旋流風機組成；低溫高效換熱器由圍護構(gòu)架內(nèi)部的高效肋片、換熱管、進液口及出液口構(gòu)成；低溫高效換熱器上方設(shè)有由斜流折射分離器和斜射旋流分離器構(gòu)成的汽液分離系統(tǒng)；低溫高效換熱器下方設(shè)有由接水

5、盤、凝結(jié)水控制裝置和溶液控制閥構(gòu)成的凝結(jié)水分離系統(tǒng)；還設(shè)有由溶液池、噴淋泵控制裝置、噴淋器構(gòu)成的低溫防霜系統(tǒng)。當空氣經(jīng)低溫高效換熱器表面逆向流通時，形成傳熱面與空氣之間的顯熱與潛熱交換，獲得低于環(huán)境溫度２～３℃的溶液作為熱源塔熱泵的低品位熱源。消噪汽液分離器可有效地分離負壓條件下產(chǎn)生的水分和降低風機運行時產(chǎn)生的噪聲。熱源塔的核心技術(shù)是溶液濃縮裝置。冬季陰雨連綿期間，熱源塔防凍液膜直接與空氣進行顯熱與潛熱交換的同時，凝結(jié)了空氣中的水分，使

6、防凍溶液濃度降低，冰點上升。而濃縮裝置的作用是將稀釋的防凍液濃縮，使冰點下降。圖2.熱源塔熱泵系統(tǒng)示意圖1.31.3熱源塔熱源塔熱泵系統(tǒng)的輔助系統(tǒng)熱泵系統(tǒng)的輔助系統(tǒng)1.3.11.3.1熱源塔熱源塔熱泵防霜系統(tǒng)熱泵防霜系統(tǒng)熱源塔熱泵溶液防霜濃縮系統(tǒng)的原理是：當噴射濃縮機檢測到環(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，將溶液池溶液濃縮升壓，高壓溶液通過控制閥進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

7、液盤，進入溶液池，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。當環(huán)境空氣溫度高于１℃時，關(guān)閉噴射濃縮機，開啟冷凝水排水閥。1.3.21.3.2自動加藥系統(tǒng)自動加藥系統(tǒng)防凍液除了存在飄失損失外，當環(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，引起凝固溫度升高，必須定期測定鹽溶液的濃度，濃度降低時，應(yīng)補充鹽量，使其保持在適當?shù)臐舛?；?/p>

8、外，當空氣相對濕度較低時，機組運行時鹽溶液中的水分會蒸發(fā)，鹽溶液會濃縮，也需要補充水分。自動加藥裝置可自動檢測鹽溶液的濃度及凝固點，這樣鹽溶液的濃度就能夠達到一個動態(tài)的平衡。2.2.熱源塔熱泵的特點熱源塔熱泵的特點2.12.1工作環(huán)境范圍廣工作環(huán)境范圍廣冬季，由于充分利用了氣候、氣象條件陰雨連綿，潮濕陰冷，濕球溫度高能量儲藏巨大的特點，熱源塔提取低品位能性能相對比風冷熱泵穩(wěn)定.整個冬季機組的性能系數(shù)COP可在3.0～3.5范圍內(nèi)變化。2