热源塔热泵专利技术原理
1、热源塔热泵概念的解释 1.1 为何名为热源塔 热源塔是按照中国南方冬季特有的“低温高湿”气候条件,吸收空气中低品位能“显热与潜热”多少为主的设计,所以定位为热源塔。 与冷却塔不同的是,冷却塔是按夏季以“蒸发潜热”多少为主的设计。 用冷却塔代替热源塔取热,其体积大,换热量不足凝结水份多,溶液浓度不稳定及漂损严重,风量不能进行有效地控制。 1.2 热源塔的作用 热源塔的作用是为热泵提供低品位可再生热源,是热泵的主要附属设备,热源塔吸收空气中低品位能效率高低,直接关系到热泵的供热性能系数。 1.3 热源塔热泵的定位 热泵所提升的低温位热源来自热源塔,热泵必需是在较小的传热温差下运行,才能获得较高的供热性能系数。 因此水环热泵、水源热泵的整机配置及控制满足不了热源塔热泵工况需求,需要按热源塔实际使用工况设计热泵工况,所以定位为热源塔热泵。 1.4 热源塔热泵的功能 夏季为高效水蒸发冷却制冷机,冬季为高效宽带无霜空气源热泵。 1.5 热源塔热泵构成 由冷热源吸收设备闭式热源塔和低温位热源提升设备低热源热泵组成。 2. 闭式热源塔热泵供热工艺原理与经济性 2.1 (1) 闭式热源塔热泵供热工艺原理 采用-20℃以下低温宽带换热器,空气则经多层宽带翅片换热器表面逆向流通,形成传热面与空气之间的显热与潜热的交换,获得低于环境温度2~3℃的溶液作为热源塔热泵的低温位热源。热泵采用小温差传热,热源溶液温度与制冷机工质蒸发温度差约为 Δt=2~3℃。 严格控制环境温度与制冷机工质蒸发温度差不超过Δt=8℃,因此提高了热源塔热泵机组的供热性能系数高达3.0~3.5。热源塔8从空气中获取了低温位热源由循环泵5输送给蒸发器4进行热交换释放低温位热源,由热泵1提升后的热量进入冷凝器2释放高温位热量,由循环泵6将冷凝器2释放的高温位热量输送给空调场所。 在南方五十年一遇的冰冻期对热源塔热泵实验观测证明,当环境温度不低于1.5℃的情况下热源塔宽带换热器空气逆向流通畅通,为无霜状态运行。

2.2 自然无霜期运行设计 南方冬季,环境温度为2~5℃的持续时间为40天左右,占冬季低温高湿天气85%以上,是传统窄带空气源热泵结霜率较频繁期。闭式热源塔设计上采用了冷库-15℃的低温宽带小温差传热技术,比传统窄带空气源热泵结霜温度下降了5~6℃,减少了85%的结霜机率。环境空气温度高于2.0℃以上时,空气相对湿度较大潜热含量高,宽带换热器在进行热交换时凝结水量大,凝结水分离系统自动排出凝结水份。 2.3 人工防霜期运行设计 南方冬季,环境空气温度低于1.5℃以下时累计时间约10天左右,为防止负温度湿空气遇蒸发器结霜, 系统设计了负温度防霜系统,自动喷淋环保防冻溶液降低换热器表面冰点,待低温期过后采用浓缩装置分离水份,也可以按热源需求量的10%进行建筑物桩基地源取热+消防蓄热池组成喷淋防霜系统,保障闭式热源塔处于无霜运行状态。 2.4 初投资成本 其增加的低温宽带换热器成本及机组低温工况下效率衰减所增加的成本,仍比地源热泵土壤源(土壤地层)换热器低50%的投入。 2.5 运行经济性 夏季比南方地源混合源 (岩层埋管+闭式冷却塔) 节约综合经济费用5%。 2.6 管理方便性 闭式热源塔采用宽带高效换热器,管内防冻溶液依靠动力强制循环,流速快传热均匀效率高,溶液浓度不受外界空气湿度变化影响,其冰点性能稳定管理方便。 2.7 系统适用性 设计及配置合理的闭式热源塔热泵系统广泛适用于黄河流域以南任何地区。

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