隨著中央空調工程的日益發(fā)展,地(dì)源熱泵係統也得到了廣泛應用。地源(yuán)熱泵係統利用地底能源,在夏(xià)天的時候把熱能傳入地下,當冬季來臨後,進行(háng)能源循環利用,形(xíng)成一種可持續發展利用的能源裝置。但大多數區域都做不到能量的均衡循環使用。對於冷源要求過多的工程裏,夏天的冷源需求量(liàng)遠多於冬季熱源的需求量(liàng),最後造成夏天通過管道向地底釋放(fàng)的熱源大於冬天(tiān)需要的熱量,時間久了肯定(dìng)會(huì)影響地埋管道周圍的溫度,最後地(dì)源熱泵(bèng)係統的 COP 逐(zhú)漸降低,整個係統的能效也逐漸降低。因此,采用地源熱泵係統(tǒng)中(zhōng)增設(shè)冷卻塔(tǎ)散熱,有(yǒu)效的解決了其土壤熱(rè)平衡的缺陷,並(bìng)且可以減少地埋管的埋設深度(dù),節約成本。
1. 地源熱(rè)泵係統的介紹
地源熱泵係統是利用地底內土壤和地(dì)下水的溫度相對恒定的原理(lǐ),將(jiāng)建築物周圍的(de)土壤內深埋管路係(xì)統,通過水循環,為建築(zhù)物提供冷熱源,實現熱(rè)交換的一種水冷技術。地源熱(rè)泵係統采用了與眾不同的熱交換方式,因此(cǐ)也具有諸多鍋爐或者普(pǔ)通中央空調係統所不具有(yǒu)的特點:①地源(yuán)熱泵係統(tǒng)是(shì)通過使用水泵運(yùn)動達成水循環,最後形成熱交換的。隻需(xū)要電(diàn)力供應,不(bú)會(huì)產生汙染,綠色無汙染,保護環境。②與普通中央空調係統(tǒng)相比,地源熱泵係統冷熱源隻需循環泵運動,耗(hào)電量大大的降低,高效節能。③可以同時做到供(gòng)暖、製冷,滿足不(bú)同(tóng)需求(qiú)。④係統智能操控,使用壽命(mìng)長。漸(jiàn)漸成為現代工程中央空(kōng)調係統中的主流。
地源(yuán)熱泵(bèng)係(xì)統初投資成本相對較高,主要問題在於鑽井費用較高。采用冷卻塔可有效的解決成本相對較高(gāo)的問(wèn)題(tí)。將地源熱泵與冷卻(què)塔聯合使用作為冷熱源的係統(tǒng),對於冷源需(xū)求大而熱源需求(qiú)相對較少的區域,夏季可配備冷卻塔與地源熱(rè)泵聯合使(shǐ)用,而冬季隻使(shǐ)用地源熱(rè)泵。提高了能效,降低了成本。冷(lěng)卻塔對地源熱泵係統形成了巨大的影響(xiǎng)。由於冷卻塔種類繁多,不同冷卻塔在中央空調(diào)工程中的應用效果及影響各不相同,地源熱泵(bèng)係統的能效與冷卻塔的不同選(xuǎn)型相關。
2. 閉式冷卻塔和開式冷卻(què)塔對地源熱泵係統的影響
閉式冷卻塔是由(yóu)外循(xún)環和內循環組成。無需(xū)填(tián)料,紫銅管(guǎn)表冷器是其核心部(bù)位,設備與內循環對接,形成封閉的循(xún)環係統(介質為軟水(shuǐ))。為設備進行冷卻,將設備中的熱量帶出到冷卻機組。而外循環是在冷卻塔中,為塔本身進行降溫。與內循環水相互不接觸,經過冷卻塔的紫銅管表冷器完成散熱、換熱(rè)工作。根據進塔水溫自動(dòng)設(shè)置冷卻塔(tǎ)工況。閉(bì)式冷卻塔被冷卻(què)介質由於不與空氣接(jiē)觸,不會產生藻類或者鹽(yán)類的結晶,且被冷卻介質(zhì)在密閉管道中流動,介質一(yī)般都是軟化水,不會影響被冷卻設備(bèi)的工作效率。
開式冷卻塔是通過將循環(huán)水以噴霧方式,噴到 PVC 填料上,與空氣、水接觸,進行換熱,然後再由風(fēng)機帶動冷卻塔(tǎ)內循環,把熱氣(qì)流(liú)帶(dài)出,從而達到冷卻。被冷卻介質在塔內不斷(duàn)的循環,當使(shǐ)用時間多長(zhǎng)時,其介質會蒸發、濃縮。因此開式冷(lěng)卻塔需要常(cháng)年補(bǔ)水,並(bìng)且介質在在與(yǔ)空氣(qì)長時間接觸後, 逐漸會被汙染,產(chǎn)生藻類(lèi)或者鹽類等結晶,從而影響其使用性能。如果使用開式冷卻塔與地源熱泵聯合,由於汙垢、結晶的存(cún)在,很有可能造成冷卻水係統的水管(guǎn)堵塞,從而引起(qǐ)事故。而且地(dì)源熱泵對(duì)水質要求較高,如果地源(yuán)側管道(dào)泄漏,很有可能會汙染地下水。通常為了保證水(shuǐ)質,一是采用二次水係統,中間加設板式(shì)換熱器(qì),末端使(shǐ)用開式冷卻(què)塔;第二便是使用閉式冷卻(què)塔。兩者對(duì)比,方法一由於(yú)增加中間換熱器,熱交換效率會(huì)降低而且係統形式複雜(zá),增設換熱器及水泵,係統初期成本增加。另外,占地位置遠大於使用閉式冷(lěng)卻塔(tǎ),因此(cǐ)閉(bì)式冷卻(què)塔在地源熱泵係統中有極大的應用價值。極大地促進了地(dì)源熱泵係統的工作能效。
3. 冷卻塔型號選擇對地源熱泵係統的影響
不同冷卻塔選型的運行狀況(kuàng)對地源熱泵係統的影響(xiǎng)是(shì)不同的,冷卻塔(tǎ)啟動後,勢必是增加(jiā)係統阻力,影(yǐng)響水泵的功耗。研究表明,當選用小容量的冷(lěng)卻塔時,運行時間會增(zēng)加,進而影響地(dì)埋管道的出口水溫,影響了機組(zǔ)的能耗。當選(xuǎn)用大容量的冷卻塔時,冷(lěng)卻塔的運行時間可以縮短,但同時卻增加了成本跟冷卻(què)塔能耗;在地源熱泵空調係統使(shǐ)用冷卻塔能有效調節地埋管周圍土壤的散熱平衡,擴大了地源熱泵的使用範圍。冷卻塔型號對地源熱泵(bèng)係統的(de)能效也具有重要影響。
4. 工程(chéng)聯(lián)合應(yīng)用分析
工程項目概況:某(mǒu)體(tǐ)育館建築,建築類別:多功能甲級體育館,總(zǒng)建築麵積:27000 ㎡,空調總熱負荷:2900kw,空調總冷負荷(hé):3470kw,對風速、溫度要(yào)求較高。由於夏(xià)季總負荷大(dà)於(yú)冬季總負荷,因此在地源熱(rè)泵係統中添加冷卻塔聯合使用,在調節了地(dì)下(xià)散熱的平衡同時,減少了係統(tǒng)的初投資成(chéng)本。
5. 結論
(1) 使用冷卻塔有效的解決了地源(yuán)熱泵係統土壤熱平衡的問題。
(2) 在地源熱泵(bèng)係(xì)統中使用冷卻塔散熱能夠減(jiǎn)少係統(tǒng)的初投資成本,隨(suí)著(zhe)冷卻塔對冷負荷承擔的比例的增加(jiā),係統的初投資成(chéng)本會(huì)更低。