能源塔技术介绍

1、热源塔热泵系统的原理及其应用热源塔热泵系统的原理及其应用 热源塔热泵系统的原理及其应用热源塔热泵系统的原理及其应用 热源塔热泵系统的背景热源塔热泵系统的背景 热源塔热泵系统的原理热源塔热泵系统的原理 热源塔热泵系统的特点热源塔热泵系统的特点 热源塔热泵系统的应用热源塔热泵系统的应用 热源塔热泵系统的背景热源塔热泵系统的背景 n 中国南方地区冬季潮湿阴冷，空气湿度大，采用燃油、燃气、煤为主中国南方地区冬季潮湿阴冷，空气湿度大，采用燃油、燃气、煤为主 供热时，其能耗高又污染环境供热时，其能耗高又污染环境;传统传统空气源空气源热泵在冬季供热时严重结热泵在冬季供热时严重结 霜，融霜耗电大，热泵效率低霜

2、，融霜耗电大，热泵效率低;而地源热泵在城市的应用受到地质条而地源热泵在城市的应用受到地质条 件、场地的限制，件、场地的限制，在这种背景下开发的在这种背景下开发的热源塔热泵空调系统。热源塔热泵空调系统。 n 概念：以室外空气为冷热源，由热源塔热交换系统、热源塔热泵机组、概念：以室外空气为冷热源，由热源塔热交换系统、热源塔热泵机组、 建筑物内系统组成的可为建筑物提供供冷、供热和加热生活热水的系建筑物内系统组成的可为建筑物提供供冷、供热和加热生活热水的系 统。统。 n 适用范围：适用于冬季室外计算空气干球温度不低于适用范围：适用于冬季室外计算空气干球温度不低于-8，计算相对，计算相对 湿度不低于湿度

3、不低于60%的气候条件的气候条件 热源塔热泵系统的原理及其应用热源塔热泵系统的原理及其应用 热源塔热泵系统的背景热源塔热泵系统的背景 热源塔热泵系统的原理热源塔热泵系统的原理 热源塔热泵系统的特点热源塔热泵系统的特点 热源塔热泵系统的应用热源塔热泵系统的应用 热源塔热泵系统原理热源塔热泵系统原理 n 传热介质与空气在其中进行热交换并为热泵机传热介质与空气在其中进行热交换并为热泵机 组提供连续冷热源的塔式换热装置。组提供连续冷热源的塔式换热装置。 n 冬季：冬季：利用冰点低于零度的载体介质，高效提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取低温环境下相对湿度较高

4、的空气中的低品位 热能，实现低温热能向高温热能的传递，达到热能，实现低温热能向高温热能的传递，达到 制热目的制热目的。 n 夏季：起到高效冷却塔的作用，利用水的蒸发夏季：起到高效冷却塔的作用，利用水的蒸发 散热，将热量排到大气中实现制冷散热，将热量排到大气中实现制冷。 热源塔热源塔 热源塔结构示意图热源塔结构示意图 1. 塔体框架 2. 出风筒 3. 维护板 4. 进风栅 5. 变速电动机控制装置 6. 斜射旋流风机 7. 高效肋片 8. 换热管 9. 进液口 10. 出液口 11. 斜流折射分离器 12. 斜射旋流分离器 13. 接水盘 14. 凝结水控制装置 15. 溶液控制阀 16. 溶

5、液池 17. 喷淋泵控制装置 18. 喷淋器 热源塔热泵防霜系统热源塔热泵防霜系统 溶液防霜浓缩系统的原理：溶液防霜浓缩系统的原理： 当喷射浓缩机检测到环境空气温度低于当喷射浓缩机检测到环境空气温度低于时，关闭冷凝水排水时，关闭冷凝水排水 阀，启动喷射浓缩机，将溶液池溶液浓缩升压，高压溶液通阀，启动喷射浓缩机，将溶液池溶液浓缩升压，高压溶液通过过控制阀控制阀 进入喷射器向换热器喷射溶液，与换热器换热，形成水滴，靠重力作进入喷射器向换热器喷射溶液，与换热器换热，形成水滴，靠重力作 用落入溶液盘，进入溶液池，完成一个喷射和浓缩周期，待低温期过用落入溶液盘，进入溶液池，完成一个喷射和浓缩周期，待低温

6、期过 后采用浓缩装置分离水分。当环境空气温度高于后采用浓缩装置分离水分。当环境空气温度高于时，关闭喷射浓时，关闭喷射浓 缩机，开启冷凝水排水阀。缩机，开启冷凝水排水阀。 自动加药系统自动加药系统 防冻液除了存在飘失损失外，当环境相对湿度较高时，防冻液除了存在飘失损失外，当环境相对湿度较高时，热热源塔还源塔还 会吸收空气中的水分，从而将盐溶液稀释。因此，防冻液损失由两部会吸收空气中的水分，从而将盐溶液稀释。因此，防冻液损失由两部 分组成：飘失损失和结露损失。分组成：飘失损失和结露损失。 为防止盐溶液的浓度降低，必须定期测定盐溶液的浓度，浓度降为防止盐溶液的浓度降低，必须定期测定盐溶液的浓度，浓度

7、降 低时，应补充盐量，使其保持在适低时，应补充盐量，使其保持在适当当的浓度的浓度；另外，当空气相对湿度另外，当空气相对湿度 较低时，机组运行时盐溶液中的水分会蒸发，盐溶液会浓缩，也需要较低时，机组运行时盐溶液中的水分会蒸发，盐溶液会浓缩，也需要 补充水分。自动加药装置可自动检测盐溶液的浓度，这样盐溶液的浓补充水分。自动加药装置可自动检测盐溶液的浓度，这样盐溶液的浓 度就能够达到一个动态的平衡。度就能够达到一个动态的平衡。 n抗冻剂又称阻冻剂，是一类加入到其他液体抗冻剂又称阻冻剂，是一类加入到其他液体( (一般为水一般为水) )中以降低其冰中以降低其冰 点、提高抗冻能力的物质。点、提高抗冻能力的

8、物质。 n抗冻剂有甲醇、乙醇、乙二醇、水溶性酰胺和氯化钙、盐水等抗冻剂有甲醇、乙醇、乙二醇、水溶性酰胺和氯化钙、盐水等。 n不同的用户可以根据自己的需要加以选择。不同的用户可以根据自己的需要加以选择。 抗冻剂加入量抗冻剂加入量 在冬季抗冻剂加入量随着不同的环境温度而不同 抗冻剂的加入量能影响系统的能效比 抗冻剂加入量参考表抗冻剂加入量参考表 热源塔的组成部分热源塔的组成部分 n 塔身塔身 n 风机风机 n 换热器换热器 n 喷淋装置喷淋装置 n 防冻、补水系统防冻、补水系统 热源塔的组成部分热源塔的组成部分 n 塔身塔身 热源塔的组成部分热源塔的组成部分 n 风机风机 热源塔的组成部分热源塔的

9、组成部分 n 换热器换热器 热源塔的组成部分热源塔的组成部分 n 喷淋装置喷淋装置 热源塔的组成部分热源塔的组成部分 n 防冻、补水系统防冻、补水系统 热源塔的分类热源塔的分类 开式热源塔开式热源塔 1.闭式热源塔闭式热源塔 循环介质一直都在管道循环介质一直都在管道 内流动，不与外部空气相内流动，不与外部空气相 接触；接触； 换热器为铜管、肋片；换热器为铜管、肋片； 喷淋装置主要用于喷洒喷淋装置主要用于喷洒 防冻液，从而防止换热器防冻液，从而防止换热器 表面结霜与结冰；表面结霜与结冰； 喷淋装置内的防冻液与喷淋装置内的防冻液与 循环介质并不混合。循环介质并不混合。 2.开式热源塔开式热源塔 循

10、环介质在管道内流动，在循环介质在管道内流动，在 塔内经过喷淋装置喷淋到换热塔内经过喷淋装置喷淋到换热 器上，器上，与空气直接接触与空气直接接触； 换热器为填料（塑料、换热器为填料（塑料、PVCPVC、 PPPP）；）； 喷淋装置主要用于喷洒循环喷淋装置主要用于喷洒循环 介质，从而循环介质与空气相介质，从而循环介质与空气相 接触。接触。 3.混合式热源塔混合式热源塔 n 部分循环介质通过塔内换热器，部分循环介质通过喷淋装置喷洒到换部分循环介质通过塔内换热器，部分循环介质通过喷淋装置喷洒到换 热器上。热器上。 n 部分循环介质与空气直接接触。部分循环介质与空气直接接触。 开式热源塔和闭式热源塔的比

11、较开式热源塔和闭式热源塔的比较 开式热源塔开式热源塔闭式热源塔闭式热源塔 开式塔有较大局限，闭式塔应用前景广阔开式塔有较大局限，闭式塔应用前景广阔 防冻液直接与空气接触， 溶液温度易受外界气象条 件变化的影响使其冰点不 断变化，需要定期启动溶 液浓缩装置，管理非常麻 烦。 克服了以上缺点； 通过使空气逆向流过低温 高效肋片换热器的表面，形 成传热面与空气之间的显热 和潜热交换； 由于闭式能源塔的高效换 热器的管内防冻液依靠溶液 泵强制循环，流动速度快， 换热效率高。 热源塔热泵空调系统示意图热源塔热泵空调系统示意图 热源塔热泵空调系统的原理热源塔热泵空调系统的原理 【热源塔热泵供热工艺原理图】

12、 热源塔热泵系统原理热源塔热泵系统原理 热源塔热泵系统原理热源塔热泵系统原理 热源塔热泵系统原理热源塔热泵系统原理 热源塔热泵系统原理热源塔热泵系统原理 热源塔热泵系统的原理及其应用热源塔热泵系统的原理及其应用 热源塔热泵系统的背景热源塔热泵系统的背景 热源塔热泵系统的原理热源塔热泵系统的原理 热源塔热泵系统的特点热源塔热泵系统的特点 热源塔热泵系统的应用热源塔热泵系统的应用 热源塔热泵系统特点热源塔热泵系统特点1 n 节能效果显著节能效果显著 冬季，热源塔提取环境低品位热能的性能比风冷热泵稳定，无冬季，热源塔提取环境低品位热能的性能比风冷热泵稳定，无 结霜困扰。整个冬季机组的平均能效比在结霜

13、困扰。整个冬季机组的平均能效比在3.53.5以上。以上。 夏季，由于热源塔的散热能力比冷却塔强，起到高效冷却塔的夏季，由于热源塔的散热能力比冷却塔强，起到高效冷却塔的 作用，主机能效比在作用，主机能效比在4.54.5以上。以上。 同时，同时，利用利用热回收可免费得到卫生热水。热回收可免费得到卫生热水。 热源塔热泵系统特点热源塔热泵系统特点2 n 一机多用一机多用 实现冬季供暖、夏季制冷以及全年提供卫生热水。实现冬季供暖、夏季制冷以及全年提供卫生热水。 提高了设备使用率，降低初投资，节能环保。提高了设备使用率，降低初投资，节能环保。 热源塔热泵系统特点热源塔热泵系统特点3 n 不受地质条件与场地

14、限制：不受地质条件与场地限制： 与地源热泵比：不受地质条件的制约，占地面积小；与地源热泵比：不受地质条件的制约，占地面积小； 与水源热泵比：不依赖地下水、地表水等热源；与水源热泵比：不依赖地下水、地表水等热源； 与风冷热泵比：主机放置在机房，噪音小，功率大。与风冷热泵比：主机放置在机房，噪音小，功率大。 热源塔热泵系统特点热源塔热泵系统特点4 n 运行稳定、寿命长运行稳定、寿命长 热泵机组冬季使用的热源热泵机组冬季使用的热源, ,是是相对湿度较高的空气中的低品位热相对湿度较高的空气中的低品位热 能能，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，蒸发压力稳定度和蒸发温度都高于风冷热

15、泵，使得机组比风冷热 泵机组有更宽的运行范围；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，热泵机组夏季使用的冷源，是汽化蒸发潜热带走空调余热，热热 源塔在夏季有足够的蒸发面积可承受瞬间高峰空调负荷，冷却水温低，源塔在夏季有足够的蒸发面积可承受瞬间高峰空调负荷，冷却水温低， 效率高。效率高。 全年运行与风冷热泵比较，机组能耗小，磨损轻，寿命长全年运行与风冷热泵比较，机组能耗小，磨损轻，寿命长 热源塔热泵系统特点热源塔热泵系统特点5 n 系统设计简单系统设计简单 与地源热泵比：不用考虑地源侧冬夏季冷热负荷均衡；与地源热泵比：不用考虑地源侧冬夏季冷热负荷均衡； 与风

16、冷热泵比：不用考虑辅助电加热和冬季融霜的问题。与风冷热泵比：不用考虑辅助电加热和冬季融霜的问题。 热源塔热泵系统特点热源塔热泵系统特点6 n 适用性强适用性强 既可应用于新建建筑又适用于既有建筑的节能改造。既可应用于新建建筑又适用于既有建筑的节能改造。 热源塔热泵系统特点热源塔热泵系统特点7 n 经济、高效经济、高效 热热源塔热泵系统综合经济性能较高，用于夏季制冷时具有负压蒸源塔热泵系统综合经济性能较高，用于夏季制冷时具有负压蒸 发冷却水温度低的节能特点；用于冬季供暖时，采用低温宽带技术和发冷却水温度低的节能特点；用于冬季供暖时，采用低温宽带技术和 负温度喷淋防霜溶液。负温度喷淋防霜溶液。 热

17、热源塔热泵在中国长江流域以南：源塔热泵在中国长江流域以南： 1. 1.对比单冷机对比单冷机+ +燃油锅炉耗能低燃油锅炉耗能低45%45%左右；左右； 2. 2.对比单冷机对比单冷机+ +燃气锅炉耗能低燃气锅炉耗能低25%25%左右；左右； 热源塔热泵系统的原理及其应用热源塔热泵系统的原理及其应用 热源塔热泵系统的背景热源塔热泵系统的背景 热源塔热泵系统的原理热源塔热泵系统的原理 热源塔热泵系统的特点热源塔热泵系统的特点 热源塔热泵系统的应用热源塔热泵系统的应用 n项目地质条件缺水、少水，不具备埋管、打井、其他水源换热的项目地质条件缺水、少水，不具备埋管、打井、其他水源换热的 地区；地区； n适

18、用于适用于长江以南地区长江以南地区冬季室外计算空气干球温度不低于冬季室外计算空气干球温度不低于-8-8，计，计 算相对湿度不低于算相对湿度不低于60%60%的气候条件；的气候条件； n建筑面积大于建筑面积大于1 1万平方、空调负荷容量不小于万平方、空调负荷容量不小于1000kw1000kw规模中大型公规模中大型公 共项目；共项目； n传统单冷水机制冷传统单冷水机制冷+ +锅炉制热形式的改造项目。锅炉制热形式的改造项目。 案例分析案例分析 普陀山大酒店 建筑面积：15000m2 空调机型：原使用单冷螺杆+燃油锅炉 ；制冷量1500千瓦 改造系统：制冷、制热：热源塔热泵机组 改造后，年降低能耗80

19、万左右 案例分析案例分析 热源塔热泵系统的应用热源塔热泵系统的应用 参考文献参考文献 1 梁彩华梁彩华, 张小松张小松, 徐国英徐国英. 显热除霜方式的能量分析与试验研究显热除霜方式的能量分析与试验研究J. 东南大学学报东南大学学报: 自然科学版自然科学版, 2006, 36(1): 81-85. 2 姚杨姚杨, 马最良马最良. 空气源热泵冷热水机组结霜工况研究现状与进展空气源热泵冷热水机组结霜工况研究现状与进展J. 哈尔滨建筑大学学报哈尔滨建筑大学学报, 2002, 35(5): 66-69. 3 郭宪民郭宪民, 杨宾杨宾, 陈纯正陈纯正. 翅片型式对空气源热泵机组结霜特性的影响翅片型式对空

20、气源热泵机组结霜特性的影响J. 西安交通大学学报西安交通大学学报, 2009, 43(1): 67-71. 4 刘晓茹刘晓茹. 地埋管地源热泵系统热平衡及其地域性分析地埋管地源热泵系统热平衡及其地域性分析J. 暖通空调暖通空调, 2009, 38(9): 57-59. 5 彭金梅彭金梅, 罗会龙罗会龙, 崔国民崔国民, 等等. 热泵技术应用现状及发展动向热泵技术应用现状及发展动向J. 昆明理工大学学报昆明理工大学学报 (自然科学版自然科学版), 2012, 37(5): 54-54. 6 张晨张晨, 杨洪海杨洪海, 吴建兵吴建兵, 等等. 三种典型结构热源塔的比较三种典型结构热源塔的比较J.

21、制冷与空调制冷与空调 (北京北京), 2009, 9(6): 81-83. 7 宋应乾宋应乾, 马宏权马宏权, 龙惟定龙惟定. 能源塔热泵技术在空调工程中的应用与分析能源塔热泵技术在空调工程中的应用与分析J. 暖通空调暖通空调, 2011, 41(4): 20-23. 8 章文杰章文杰, 李念平李念平, 王丽洁王丽洁. 热源塔热泵系统相变潜热的应用研究热源塔热泵系统相变潜热的应用研究J. 重庆大学学报重庆大学学报, 2011, 34: 58- 61. 9 文先太文先太, 梁彩华梁彩华, 刘成兴刘成兴, 等等. 基于空气能量回收的热源塔溶液再生系统节能性分析基于空气能量回收的热源塔溶液再生系统节

22、能性分析J. 化工学报化工学报, 2011, 62(11): 3242-3247. 10 文先太文先太, 梁彩华梁彩华, 张小松张小松, 等等. 填料型叉流热源塔不同运行模式下换热性能实验分析填料型叉流热源塔不同运行模式下换热性能实验分析J. 重庆大重庆大 学学报学学报, 2011. 1 参考文献参考文献 11 梁彩华梁彩华, 文先太文先太, 张小松张小松. 基于热源塔的热泵系统构建与试验基于热源塔的热泵系统构建与试验J. 化工学报化工学报, 2010, 61(S2): 142- 146. 12 刘成兴刘成兴, 梁彩华梁彩华, 文先太文先太, 等等. 逆流热源塔传热传质模型建立与凝水调节的可行性逆流热源塔传热传质模型建立与凝水调节的可行性J. 东南大学学东南大学学 报报: 自然科学版自然科学版, 2013, 43(4): 788-792. 13 文先太文先太, 梁彩华梁彩华, 张小松张小松, 等等. 热源塔液气比优化分析与实验研究热源