淺談可再生能源—熱源塔技術應用及推廣

摘 要：空氣熱能作為可再生能源的新貴，有投資低，分布范圍廣，安裝方便，使用方便，使用壽命長，維護費用低等優(yōu)勢。熱源塔技術為空氣熱能的技術利用和推廣增加了一個新的方向。

關鍵詞：空氣熱能；熱源塔；熱源塔熱泵系統

中圖分類號：TU83 文獻標識碼：A 文章編號：1004-7344（2018）15-0230-01

1 空氣熱能納入可再生能源的范疇

2015年11月25日下午，由住建部科技發(fā)展促進中心牽頭召開的《空氣熱能在夏熱冬冷地區(qū)建筑上的應用技術交流會》在常州成功舉行。住建部科技司：正式認可將空氣熱能納入到可再生能源范疇。

2 空氣熱能利用技術路徑

空氣熱能利用的主要技術路徑是采用空氣源熱泵技術獲取空氣熱能并提供采暖和生活熱水?？諝庠礋岜茫ǔＲ姙檎羝麎嚎s式）一般由以下幾個部分構成：壓縮機、冷凝器、節(jié)流閥和蒸發(fā)器等。通過逆卡諾循環(huán)原理可知，熱泵系統中工質重復一種固定的循環(huán)：壓縮-冷凝-節(jié)流-蒸發(fā)-壓縮周而復始。具體細節(jié)是低溫低壓工質蒸首先進入壓縮機，并產生高溫高壓蒸汽，然后此蒸汽在冷凝器中冷凝放熱變?yōu)楦邷馗邏阂后w，同時并將熱量傳遞到熱水，高溫高壓液體經節(jié)流閥節(jié)流降溫降壓后進入蒸發(fā)器，并在蒸發(fā)器的地方通過吸收周圍環(huán)境中的熱量蒸發(fā)成低溫低壓蒸汽并第二次進入壓縮機。

3 熱源塔應用原理及應用

3.1 熱源塔原理

傳熱介質與空氣在其中進行熱交換并為熱泵機組提供連續(xù)冷熱源的塔式換熱裝置。冬季：利用冰點低于零度的載體介質，通過高效率的提取低溫環(huán)境中高濕度空氣的低品位熱能，實現低溫熱能向高溫熱能的傳遞，達到制熱目的。夏季：起到高效冷卻塔的作用，利用水的蒸發(fā)散熱，將熱量排到大氣中實現制冷。能源塔熱泵系統，主要適用于冬季溫度在-9℃以上的地區(qū)。

3.2 溶液防霜濃縮系統的原理

當噴射濃縮機檢測到環(huán)境空氣溫度在1℃以下時，就會將冷凝水排水閥關閉，同時啟動噴射濃縮機，此時就可以將溶液池溶液濃縮升壓，升壓之后的溶液通過控制閥進入噴射器向換熱器噴射溶液，并與換熱器接觸產生水滴，然后滴入溶液盤中，匯總到溶液池。這就是一個完整的噴射和濃縮流程。待低溫期過后采用濃縮裝置分離水分。如果環(huán)境空氣溫度在1℃以上時，系統會自動關閉噴射濃縮機，打開冷凝水排水閥。此時不會啟動噴射濃縮機。

3.3 自動加藥系統分析

防凍液主要損失是飄失，此外當環(huán)境相對濕度較高時，熱源塔會增大吸收空氣中的水分，進一步將鹽溶液稀釋。所以，防凍液損失通常為兩部分：飄失損失及結露損失。

另外，為防止鹽溶液的濃度降低，我們需要定期和不定期的檢測鹽溶液的濃度，當濃度降低時，及時補充鹽量，確保其在一個適當的濃度；自動加藥裝置可自動檢測鹽溶液的濃度，這樣鹽溶液的濃度就能夠達到一個動態(tài)的平衡。

3.4 抗凍劑選擇要點

抗凍劑又稱阻凍劑，是一類加入到其他液體（一般為水）中以降低其冰點、提高抗凍能力的物質?？箖鰟┯屑状肌⒁掖?、乙二醇、水溶性酰胺和氯化鈣、鹽水等。不同的用戶可以根據自己的需要加以選擇。在冬季抗凍劑加入量隨著不同的環(huán)境溫度而不同，抗凍劑的加入量能影響系統的能效比。

3.5 熱源塔分類

3.5.1 閉式熱源塔

循環(huán)介質一直都在管道內流動，不與外部空氣相接觸；換熱器為銅管、肋片；噴淋裝置主要用于噴灑防凍液，從而防止換熱器表面結霜與結冰；噴淋裝置內的防凍液與循環(huán)介質并不混合。其特點：通過使空氣逆向流過低溫高效肋片換熱器的表面，形成傳熱面與空氣之間的顯熱和潛熱交換；因為閉式能源塔的高效換熱器的管內防凍液依靠溶液泵強制循環(huán)，換熱效率跟流速成正比，流速快，熱效高。

3.5.2 開式熱源塔

循環(huán)介質在管道內流動，在塔內經過噴淋裝置噴淋到換熱器上，與空氣直接接觸；換熱器為填料（塑料、PVC、PP）；噴淋裝置主要用于噴灑循環(huán)介質，從而循環(huán)介質。與空氣相接觸。其特點：防凍液直接與空氣接觸，溶液溫度易受外界氣象條件變化的影響使其冰點不斷變化，需要定期啟動溶液濃縮裝置，管理非常麻煩。

3.5.3 混合式熱源塔

部分循環(huán)介質通過塔內換熱器，部分循環(huán)介質通過噴淋裝置噴灑到換熱器上，部分循環(huán)介質與空氣直接接觸。

4 結 論

從空氣熱能的技術研究路徑分析，當空氣源熱泵機組在實際運行過程中，能效為COP>2.78時，機組一次能源效率超過100%。熱源塔熱泵系統在-5℃熱源工況條件下熱泵供熱性能系數不低于COP=3.0，也符合可再生能源的要求。

熱源塔技術作為其他可再生能源的有益補充，應用范圍有一定局限性，目前研究的人員少，技術有待進一步研究突破，應用范圍進一步拓寬。隨著對熱源塔的推廣及示范項目應用，人們逐步對熱源塔的技術有了一定的認可及接受。

參考文獻

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收稿日期：2018-4-24

作者簡介：陳敬祥（1982-），男，漢族，山東臨沂人，本科，主要研究方向為暖通節(jié)能改造，熱泵系統工程優(yōu)化。