能源塔热泵系统介绍(原理)

能源塔热泵技术在空调工程中的应用江苏海雷德蒙集团Contents1能源塔热泵技术的诞生2能源塔热泵技术概述3能源塔热泵系统组成及关键技术4.能源塔热泵系统技术特点总结５.能源塔热泵系统与常用空调系统对比1.能源塔热泵技术的诞生能源塔热泵技术用于空调冷热源起源于20世纪80年代的日本，采热塔或者加热塔。空调领域的节能需求，响应国家节能减排号召。空调系统冷热源方案的完善与优化。冷却塔的一塔两用，综合了冷却塔与空气源热泵的优点。2能源塔热泵技术概述2.1能源塔热泵系统工作原理在夏季，主机通过能源塔系统进行蒸发冷却，提供稳定冷源；在冬季，低温热泵主机通过能源塔系统采用某种凝点低于0℃的特殊载体介质、以及低温宽带小温差传热技术，能高效地提取0℃以下湿空气的显热和潜热，在-15℃工况下仍可提供稳定热源。能源塔热泵技术概述2.2能源塔工作原理--夏季运行情况；•将高于空气湿球温度的循环水，均匀喷淋在高于冷却塔N倍的具有亲水性质凹凸形波板上循环水在亲水填料面形成水膜；•空气侧经多层凹凸形波板填料空间的表面空隙逆向流通，形成水气之间的接触面；水膜与空气直接进行显热与潜热（蒸发）的逆流换热；•水份蒸发时吸收了制冷机冷却循环水余热，降低了循环冷却水温，使冷却水接近于空气湿球温度上限值1~2℃。--冬季运行情况：•将低于湿球温度的防冻溶液，均匀地喷淋在凹凸形波板具有亲液性质填料填料层上，使防冻溶液在亲液填料面形成液膜，•空气侧经由多层凹凸形波板填料空间的表面空隙逆向流通，形成液气之间的接触面。•溶液在能源塔中热交换吸热，主要是依靠表面液膜，在发生显热交换的同时，潜热交换也存在。能源塔热泵技术概述2.3能源塔热泵技术适用范围项目地质条件缺水、少水，不具备埋管、打井及其他水源换热的地区。冬季最低温度不低于-12℃，室外相对湿度不低于55%的长江周边及以南地区。建筑面积大于1万平米，空调负荷容量不小于1000kw规模中大型公共项目。传统单冷水机制冷+锅炉制热形式的改造项目。能源塔热泵技术概述2.4能源塔热泵技术可实现的功能中央空调夏季7℃-12℃供回水；冬季45℃-40℃供回水制冷同时免费提供生活热水。洗浴用55℃中温水桑拿或工业专用60℃-95℃高温水能源塔热泵技术概述2.5能源塔种类开式塔与闭式塔；方形塔与圆形塔；横流塔与逆流塔；玻璃钢塔与金属塔。3能源塔热泵系统组成及关键技术3.1能源塔热泵系统组成能源塔热泵系统由能源塔热交换系统、能源塔热泵机组、管路切换装置和建筑物内系统四大部分组成。能源塔热交换系统包括能源塔、溶液泵、溶液浓度控制装置、溶液储存装置及附属管路系统等组成。3.2能源塔热泵机组构成与原理能源塔发热泵机组采用双冷凝器全热回收技术。采用阀门切换来实现4中不同工况的运行。本质上能源塔热泵属于空气源热泵的一种形式，但比空气源热泵多了载冷剂与空气侧的二次换热。从另一个角度上来说，它属于水地源热泵的衍生品。它比常规水地源热泵多了一套油冷却器。能源塔热泵系统组成及关键技术能源塔热泵系统组成及关键技术3.3能源塔的结构设计与使用要点1、能源塔的设计采用特殊的结构和填料系统，保证能源塔的换热效果。专门的防漂系统设计，有效地降低了溶剂和水的漂移损失。塔料体材和不锈钢紧固件保证塔的使用寿命。没有化霜问题。2、能源塔的布置应于建筑协调，病选择合适场合保证通风顺畅。一般布置在裙房或者主楼屋顶。另外，能源塔应设置在专用基础上.3、能源塔与传热介质接触的客体、换热填料、型材、螺栓等，应根据防冻液的腐蚀特性，进行有效防腐处理。能源塔热泵系统组成及关键技术3.4溶液浓度控制装置溶液浓度控制装置系统主要包括浓缩装置、储液池、加药系统以及数据监测系统。1、溶液池与浓度控制系统图中A：溶液集水箱或池（小）B：溶液集水箱或池（大）C：溶液浓缩装置（标配）其中B≥3A整套装置安装于能源塔冷却水环路，设置在主机旁并连接热水水箱旁路，也可连接主机热回收或其他加热设备；C设备加热时温控启动A设备启动时压力控制启动。能源塔热泵系统组成及关键技术2、抗冻剂选择与使用抗冻剂又称阻冻剂，是一类加入到其他液体(一般为水)中以降低其冰点、提高抗冻能力的物质。能源塔系统可选用的抗冻剂有甲醇、乙醇、乙二醇、水溶性酰胺和氯化钙、盐水及某新型冰河冷媒等。不同的用户可以根据自己的需要加以选择。抗冻剂的加入量如下图所示所加抗冻剂数量（吨）0510152025坐标轴标题所加抗冻剂数量（吨）2346101416202℃0℃-2℃-4℃-6℃-8℃-10℃-15℃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抗冻剂的初次添加量按照1：3添加（抗冻剂：水）能源塔热泵系统组成及关键技术3.5管路切换装置能源塔热泵系统采用管路切换装置（联箱）来实现冬夏工况的转换，以减少管路中的混水现象。其中制冷管路采用双阀门控制4能源塔热泵系统技术特点总结低温吸热的能源塔，利用低于冰点载体介质，高效提取低温高湿地区冰点以下湿空气的显热和潜热；低温制热的热泵机组，输入少量高品位能源，实现冰点以下低温位热能向高温位转移；一机多用的控制技术，实现对建筑物提供制冷、供热和生活热水的“三联供”的热泵空调。无毒、缓蚀、无蒸发的溶液技术。机房及室内系统工程控制技术。工程控制技术—1、溶液输配2、低温报警3、防腐锈蚀4、双季管路切换5、能源塔防漂和溶液浓度控制5能源塔热泵系统与常用空调系统对比5.1、形式对比可用空调系统形式系统形式特点平均-制冷能效平均-制热能效传统—单冷水机+锅炉综合能效比较低、设计施工简单耗能大、存在二次污染41传统—风冷热泵综合能效比较低、设计施工简单、无需锅炉耗能大、冬季存在化霜困难及无法开机的隐患冬季制热效果差、需辅助加热设备2.51.5-2或无法开机节能—地源热泵垂直埋管全封闭系统，稳定可靠，能效比高、无污染投资相对较大、需要专业设计及有经验施工需要场地埋管4.5-54-4.5地下打井能效比高，系统效果稳定可靠、无污染对地下水温、水量有要求5-64-5湖水换热能效比较高、系统稳定可靠，无污染需要有湖水、河水等良好换热条件43-4节能—能源塔热泵专利技术（适合长江中下游地区）、能效比高、无需辅助加热热泵、适合中大型项目4.54能源塔热泵系统与常用空调系统对比5.2、环评对比可用空调系统形式空气噪声土壤/水源冷媒泄露传统—单冷水机+锅炉锅炉排放气体宜造成二次污染主机位于机房，仅为冷却塔噪声无无传统—风冷热泵无有，一般需置屋顶且有相关避音措施无有，且vrv形式泄露较常见节能—地源热泵垂直埋管无全封闭系统，噪声等级最小一般无；如在冷却换热系统中添加极端抗冻物质存在少许无地下打井无全封闭系统，噪声等级最小存在水源污染隐患，视工程施工完备性而定无湖水换热无全封闭系统，噪声等级最小存在水源污染隐患，视工程施工完备性而定无节能—能源塔热泵无同冷却塔转数且有变频系统可降噪无无能源塔热泵系统与常用空调系统对比5.3、投资对比可用空调系统形式空调投资估算运行投资对比传统—单冷水机+锅炉250-320元/m2传统锅炉标准正在被取缔，新建建筑基本很少使用该形式传统—风冷热泵250-320元/m2平均能效2-2.5节能—地源热泵垂直埋管400-600元/m2比传统风冷节能50-60%地下打井350-400元/m2比传统风冷节能50-60%湖水换热350-480元/m2比传统风冷节能30-40%节能—水冷宽带280-350元/m2比传统风冷节能20-30%节能—能源塔热泵350-450元/m2比传统风冷节能40-50%