冷源系統(tǒng)

冷源系統(tǒng)是給建筑提供冷卻能量的來(lái)源，冷源系統(tǒng)的選擇通常要考慮項(xiàng)目的使用性質(zhì)、特點(diǎn)、氣候條件、環(huán)保政策等，可供選擇且技術(shù)較為成熟的冷源有如下幾種：

Ａ．空氣源熱泵機(jī)組

Ｂ．地源／水源熱泵

Ｃ．水環(huán)熱泵

空氣源熱泵系統(tǒng)

空氣源熱泵機(jī)組是由壓縮機(jī)——換熱器——節(jié)流閥一一吸熱器——壓縮機(jī)等裝置構(gòu)成的一個(gè)循環(huán)系統(tǒng)。在壓縮機(jī)的作用下，冷煤在液態(tài)和氣態(tài)之間不停轉(zhuǎn)換、在系統(tǒng)內(nèi)循環(huán)流動(dòng)。制冷介質(zhì)通過(guò)在壓縮機(jī)的壓縮，升壓升溫成高溫氣體（溫度高達(dá)１０（ＴＣ），隨后進(jìn)入換熱器與風(fēng)進(jìn)行熱量交換，被冷卻并轉(zhuǎn)化為低溫高壓的液體，經(jīng)過(guò)節(jié)流閥，低溫高壓的液體迅速吸熱蒸發(fā)再次轉(zhuǎn)化為氣體，同時(shí)溫度２８下降至遠(yuǎn)低于周圍空氣的溫度，冷媒通過(guò)吸熱器從外界空氣源源不斷地吸收低溫熱量。冷媒如此往復(fù)地不斷循環(huán)，就實(shí)現(xiàn)了把空氣中的低溫熱量轉(zhuǎn)移至外界的過(guò)程。

與制冷量達(dá)到數(shù)百、甚至數(shù)千冷噸制冷量的水冷式冷水機(jī)組相比，空氣源熱泵機(jī)組的制冷量通常在１００冷噸左右，屬中小型機(jī)組，適用于幾百平米至一萬(wàn)平米的建筑物。

空氣源熱泵機(jī)組優(yōu)點(diǎn)：

（１）空氣源熱泵即可制冷、又可制熱，適用同時(shí)具有采暖和制冷需求的場(chǎng)合。

（２）空氣源熱泵機(jī)組都是戶外安裝，不需要設(shè)置機(jī)房，節(jié)約了建筑投資。

（３）附屬設(shè)備少，一次能源利用率非常高，效率可達(dá)９０％，節(jié)約了能源消耗。

（４）省去了冷卻塔、冷卻水泵，減少了這部分附加設(shè)備的投資。

（５）在西北等缺水地區(qū)，采用空氣源熱泵系統(tǒng)可以節(jié)省大量的冷卻水。

空氣源熱泵機(jī)組缺點(diǎn)：

（１）噪聲大，需要增加額外的降嗓投資。

（２）能效比受室外氣溫影響較大，在夏季、冬季制冷制熱高峰期時(shí)綜合能效比較低。

（３）單機(jī)制冷量較小，應(yīng)用于大型建筑時(shí)可以通過(guò)機(jī)組組合增加制冷量但占地面積較大，有時(shí)難以尋找合適的安裝空間，限制了它的應(yīng)用。

空氣源熱泵的應(yīng)用：

在我國(guó)，空氣源熱泵是發(fā)展應(yīng)用增長(zhǎng)最為迅速的一種冷熱源設(shè)備，目前開發(fā)出來(lái)的設(shè)備已經(jīng)適用于南到海南島、北到黑龍江的廣大區(qū)域。雖然從系統(tǒng)節(jié)能和操作運(yùn)用費(fèi)用的角度考慮，風(fēng)冷式冷水機(jī)組的冷量輸出較小、制冷效率低，但由于其系統(tǒng)投資少，特別適合于單體面積較小的建筑，從而得到了廣泛的應(yīng)用。

地源／水源熱泵系統(tǒng)

地源／水源熱泵一種以巖石、土壤、地下水或地表水為低溫?zé)釁R，由水源熱泵機(jī)組、地?zé)崮?/a>交換系統(tǒng)、建筑物內(nèi)末端系統(tǒng)組成的供熱空調(diào)系統(tǒng)。

通過(guò)輸入較少的高品位能源（如電能），地源熱泵通過(guò)做功，把陸地淺層土壤或水體里蘊(yùn)藏的能源實(shí)現(xiàn)由低品位熱能向高品位熱能轉(zhuǎn)移的系統(tǒng)。地源熱泵效率高于空氣源熱泵，空氣源熱泵的制冷性能系數(shù)ＣＯＰ通常在３左右，而地源熱泵的ＣＯＰ值則達(dá)到４以上，與空氣相比，地表淺層土壤溫度更為穩(wěn)定，故地源熱泵的平均效率要遠(yuǎn)高于空氣源熱泵。地表淺層土壤儲(chǔ)存的能量來(lái)源于太陽(yáng)，本質(zhì)是在間接利用太陽(yáng)能，所以把地源熱泵歸屬為可再生能源技術(shù)。地源熱泵是利用了埋深距地表在４００米以內(nèi)的地?zé)豳Y源作為冷熱源，通過(guò)壓縮機(jī)把冷熱量自地下往復(fù)取出和回饋的供冷供暖空調(diào)系統(tǒng)。通常把地表淺層地?zé)豳Y源稱之為地能，是指地表吸收太陽(yáng)照射而蘊(yùn)藏的低位熱能。地表淺層收集了４７％的太陽(yáng)輻射能量，相當(dāng)于一個(gè)無(wú)比巨大的太陽(yáng)能集熱器，收集的能量達(dá)到了人類目前每年利用能量總和的５００多倍。

地源熱泵環(huán)境效益顯著。由于取消了鍋爐房、冷卻塔，消除了燃燒燃料造成的對(duì)空氣的污染和冷卻塔運(yùn)行時(shí)產(chǎn)生的漂水、滋生細(xì)菌污染。完全可以不受限制地建造在居民區(qū)內(nèi)、風(fēng)景區(qū)內(nèi)。

地源熱泵系統(tǒng)既可供暖、制冷，做到了一機(jī)多用，還可加熱生活熱水，一套系統(tǒng)實(shí)現(xiàn)了鍋爐加冷水機(jī)組兩套系統(tǒng)的功能。地源熱泵機(jī)組模塊化設(shè)計(jì)，可根據(jù)冷熱負(fù)荷的大小隨意組合，廣泛應(yīng)用于各種公共建筑。

因?yàn)闄C(jī)械運(yùn)動(dòng)部件非常少，所以地源熱泵空調(diào)系統(tǒng)維護(hù)費(fèi)用低。地源熱泵的換熱部件埋在地下，不受室外的惡劣氣候影響。機(jī)組結(jié)構(gòu)緊湊、尺寸可以小型化，節(jié)省安裝空間。機(jī)組集成了自動(dòng)化控制系統(tǒng)，做到了無(wú)人值守。冬季地源熱泵機(jī)組利用土壤或水體溫度為當(dāng)?shù)氐钠骄鶜鉁?，?a href="http://www.622810.cn/t/夏熱冬冷.html" >夏熱冬冷和夏熱冬暖地區(qū)往往可達(dá)１２？２２°Ｃ，比當(dāng)?shù)赝谑彝猸h(huán)境空氣平均溫度高１０°Ｃ以上，因?yàn)橹茻嵫h(huán)的蒸發(fā)溫度提高了，能效比也相應(yīng)提高；在夏季時(shí)，土壤或水體溫度在１８-３２°Ｃ之間，比環(huán)境空氣溫度要低１０°Ｃ以上，因?yàn)橹评溲h(huán)的冷凝溫度降低了１０°Ｃ甚至更多，冷卻效果提升明顯，制冷效率要比風(fēng)冷式和冷卻塔式好得多，通?？晒?jié)約３０-４０％的運(yùn)行費(fèi)用。

與通過(guò)燃燒燃料把內(nèi)能轉(zhuǎn)化為熱能的鍋爐（燃油、燃?xì)猓?a href="http://www.622810.cn/t/供熱系統(tǒng).html" >供熱系統(tǒng)相比，鍋爐供熱僅能將大約７０-９０％的燃料內(nèi)能轉(zhuǎn)化為熱量供用戶使用，因此地源熱泵要比燃料鍋爐節(jié)省約三分之一的能量。由于土壤的溫度全年較為穩(wěn)定，受室外氣溫影響小，溫度范圍通常在１０-２５°Ｃ之間，與該地的年平均氣溫接近，利用其作為地源熱泵吸熱、散熱熱源載體時(shí)，制冷、制熱系數(shù)可達(dá)４-５，要比傳統(tǒng)的空氣源熱泵高出３０％-４０％，可節(jié)省近一半的運(yùn)行費(fèi)用。

但地源熱泵的缺點(diǎn)在很大程度上影響了它的推廣和應(yīng)用，首先，無(wú)論采用何種形式，均需要有大面積的、可利用的埋設(shè)地面面積，對(duì)于市中心的建筑來(lái)說(shuō)，往往無(wú)法提供如此多的可利用的面積。如果將地埋管埋在建筑結(jié)構(gòu)基礎(chǔ)的下面，則需要大量的土方開挖、鉆孔及回填，這些費(fèi)用比較高昂。

水環(huán)熱泵系統(tǒng)

是一種以水為換熱載體的熱泵的系統(tǒng)形式。它通過(guò)一跟供水干管、一根回水干管組成的封閉的水環(huán)路將眾多的的水——空氣熱泵機(jī)組并聯(lián)起來(lái)，一部分工作于制熱工況的機(jī)組將系統(tǒng)中的循環(huán)水作為吸熱的“熱源”，另一部分工作于制冷工況的機(jī)組將系統(tǒng)中的循環(huán)水作為放熱的“熱匯”，構(gòu)成了以回收建筑物內(nèi)部余熱為主要目的的空調(diào)系統(tǒng)。

水環(huán)熱泵空調(diào)系統(tǒng)首先出現(xiàn)于２０世紀(jì)６０年代的美國(guó)加利福利亞州，故也稱加利福利亞系統(tǒng)１５３１。日本于２０世紀(jì)７０年代后引入，我國(guó)則于２０世紀(jì)８０年代初嘗試在一些建筑物中進(jìn)行應(yīng)用由于其可以回收建筑內(nèi)部余熱，因此其節(jié)能效益和環(huán)保效益顯著，從上個(gè)世紀(jì)９０年代開始，水環(huán)源熱泵空調(diào)系統(tǒng)在我國(guó)開始廣泛應(yīng)用。

水環(huán)熱系空調(diào)系統(tǒng)的工作原理：供暖時(shí)，以環(huán)路中的水為加熱源，房間從水環(huán)路吸取熱量；在制冷時(shí)，則以水為排熱源，熱量由房間排向水環(huán)路。當(dāng)水環(huán)吸熱量小于放熱量時(shí)，環(huán)路中的水溫度升高，當(dāng)水溫超過(guò)３５°Ｃ時(shí)，利用冷卻塔放出熱量；在制熱時(shí)，當(dāng)環(huán)路中的水溫度低于１５°Ｃ時(shí)，通過(guò)輔助熱源向水環(huán)路中增加熱量。當(dāng)系統(tǒng)中一部分熱泵機(jī)組向水系統(tǒng)環(huán)路中排放熱量時(shí)，而另一部分熱泵機(jī)組從水系統(tǒng)環(huán)路中獲取熱量，當(dāng)排放的熱量與獲取的熱量基本相等時(shí)，此時(shí)系統(tǒng)運(yùn)行效率最高，不需要開啟冷卻塔散熱或輔助熱源加熱，環(huán)路中的水溫將維持在１５-３５°Ｃ范圍內(nèi)。

水環(huán)熱泵系統(tǒng)的缺點(diǎn)

（１）噪聲大。機(jī)組集成壓縮機(jī)、風(fēng)機(jī)于一體，安裝在室內(nèi)，噪聲大，降噪困難。

（２）新風(fēng)處理困難。夏季處理新風(fēng)時(shí)負(fù)荷太大，除濕能力有欠缺；冬季室外氣溫過(guò)低時(shí)，容易造成機(jī)組停機(jī)。

（３）無(wú)法利用室外新風(fēng)免費(fèi)制冷。通常都為小型機(jī)組，直接安裝在空調(diào)房間內(nèi)，無(wú)法利用室外新風(fēng)冷量。

（４）配電容量大。小型機(jī)俎的能效比遠(yuǎn)小于大型蒸汽壓縮式冷水機(jī)組，在同樣制冷量的情況下，小機(jī)組總的耗電量大。

在幾種冷熱源系統(tǒng)中，地源／水源熱泵系統(tǒng)把土壤、地表或地下水體作為蓄熱、蓄冷載體，在制冷時(shí)將建筑物內(nèi)的熱量轉(zhuǎn)移至載體儲(chǔ)存起來(lái)，在制熱時(shí)再將其提取出來(lái)。由于土壤、水體的熱容量大、傳熱效率高，地源熱泵、水源熱泵的能效比空氣源熱泵高４０％左右。在綜合體的冷熱源設(shè)計(jì)上，為了盡可能利用各種冷熱源的優(yōu)勢(shì)，復(fù)合式能源系統(tǒng)是一個(gè)合適的解決方法。所謂復(fù)合式能源系統(tǒng)就是設(shè)計(jì)兩種或兩種以上能源系統(tǒng)聯(lián)合提供能源。