能源塔技术介绍解析
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太阳能次生源热源塔热泵技术原理图解
热源塔热泵技术太阳能次生源热源塔热泵成套装置是将我国南方普遍应用的传统水冷却制冷+锅炉和传统空气源热泵+电附热融为一体，改变其原有设备低效率的大温差传热设计配置，省去了锅炉和电辅热及大量的土壤源埋管，实现了冷暖空调卫生热水三联供，一机三用。
国内QIUKE科技考虑到仅凭小温差热源塔是难以提高吸收太阳能次生源的综合高效，应用6项中国发明专利和1项美国发明专利重新定义，以吸收和提升低温位热源为单位的匹配设计制造定义为“太阳能次生源热源塔热泵”简称（热源塔热泵）。
热源塔热泵是将闭式热源塔与低热源热泵（性能要求高于地源热泵）以小温差传热高性能定位，进行合理的设备之间匹配，充分利用具有无限能量的太阳能次生能源可再生能源替代建筑物终端化石能源空调，实现空调领域的动车组。
热源塔热泵组成由闭式热源塔+低热源热泵+负温度凝结水分离器组成，保障了在空气温度0℃，相对湿度100%的低温高湿状态下，热源塔热泵供热的高性能，且对环境无任何污染。
热源塔热泵特点夏季为高效负压蒸发冷制冷机；冬季为宽带小温差气候能热泵。
热源塔热泵是将夏热冬冷地区普遍应用的水冷却制冷+锅炉和空气源热泵+电辅热融为一体，改变其原有设备低效率的大温差传热设计配置，省去了锅炉和电辅热，实现了冷暖空调热水三联供，一机三用。
彻底改变了传统空调领域300—2000KW水冷却制冷机无法实现热泵化的技术难题。
节能减碳和综合经济性能指标高于夏热冬冷地区传统空调系统的30—60%，是有效地利用太阳能次生能源的可再生能源技术。
补偿地源热泵出现的问题补偿水源热泵，在我国北方夏热冬寒地区，地下水资源匮乏热泵热源不足，热源塔热泵可利用热源塔吸收太阳能次生源补偿水源热泵热源的不足。
在我国南方夏热冬冷地区，地下水资源匮乏夏季制冷冷却水量不足，热源塔热泵可利用热源塔实现负压蒸发冷却补偿水源热泵的冷源。
平衡土壤源热泵，在我国北方夏热冬寒地区，土壤源蓄热不足，热源塔热泵可利用过渡季节吸收太阳次生源进行土壤源补偿蓄热，调节土壤源温度场的平衡。
热源塔
热源塔热泵系统的原理及其应用
热源塔热泵系统的原理及其应用 热源塔热泵系统的背景 热源塔热泵系统的原理 热源塔热泵系统的特点 热源塔热泵系统的应用
热源塔热泵系统的背景
中国南方地区冬季潮湿阴冷，空气湿度大，采用燃油、燃气、煤为主 供热时，其能耗高又污染环境;传统空气源热泵在冬季供热时严重结 霜，融霜耗电大，热泵效率低;而地源热泵在城市的应用受到地质条 件、场地的限制，在这种背景下开发的热源塔热泵空调系统。
热泵机组夏季使用的冷源，是汽化蒸发潜热带走空调余热，热 源塔在夏季有足够的蒸发面积可承受瞬间高峰空调负荷，冷却水温低， 效率高。
全年运行与风冷热泵比较，机组能耗小，磨损轻，寿命长
热源塔热泵系统特点5
系统设计简单
与地源热泵比：不用考虑地源侧冬夏季冷热负荷均衡； 与风冷热泵比：不用考虑辅助电加热和冬季融霜的问题。
参考文献
[1] 梁彩华, 张小松, 徐国英. 显热除霜方式的能量分析与试验研究[J]. 东南大学学报: 自然科学版, 2006, 36(1): 81-85.
[2] 姚杨, 马最良. 空气源热泵冷热水机组结霜工况研究现状与进展[J]. 哈尔滨建筑大学学报, 2002, 35(5): 66-69.
[3] 郭宪民, 杨宾, 陈纯正. 翅片型式对空气源热泵机组结霜特性的影响[J]. 西安交通大学学报, 2009, 43(1): 67-71.
热源塔热泵系统原理
热源塔
传热介质与空气在其中进行热交换并为热泵机 组提供连续冷热源的塔式换热装置。
冬季：利用冰点低于零度的载体介质，高效提 取低温环境下相对湿度较高的空气中的低品位 热能，实现低温热能向高温热能的传递，达到 制热目的。
夏季：起到高效冷却塔的作用，利用水的蒸发 散热，将热量排到大气中实现制冷。
热源塔热泵系统的原理及其应用 热源塔热泵系统的背景 热源塔热泵系统的原理 热源塔热泵系统的特点 热源塔热泵系统的应用
热源塔热泵系统的背景
中国南方地区冬季潮湿阴冷，空气湿度大，采用燃油、燃气、煤为主 供热时，其能耗高又污染环境;传统空气源热泵在冬季供热时严重结 霜，融霜耗电大，热泵效率低;而地源热泵在城市的应用受到地质条 件、场地的限制，在这种背景下开发的热源塔热泵空调系统。
热泵机组夏季使用的冷源，是汽化蒸发潜热带走空调余热，热 源塔在夏季有足够的蒸发面积可承受瞬间高峰空调负荷，冷却水温低， 效率高。
全年运行与风冷热泵比较，机组能耗小，磨损轻，寿命长
热源塔热泵系统特点5
系统设计简单
与地源热泵比：不用考虑地源侧冬夏季冷热负荷均衡； 与风冷热泵比：不用考虑辅助电加热和冬季融霜的问题。
参考文献
[1] 梁彩华, 张小松, 徐国英. 显热除霜方式的能量分析与试验研究[J]. 东南大学学报: 自然科学版, 2006, 36(1): 81-85.
[2] 姚杨, 马最良. 空气源热泵冷热水机组结霜工况研究现状与进展[J]. 哈尔滨建筑大学学报, 2002, 35(5): 66-69.
[3] 郭宪民, 杨宾, 陈纯正. 翅片型式对空气源热泵机组结霜特性的影响[J]. 西安交通大学学报, 2009, 43(1): 67-71.
热源塔热泵系统原理
热源塔
传热介质与空气在其中进行热交换并为热泵机 组提供连续冷热源的塔式换热装置。
冬季：利用冰点低于零度的载体介质，高效提 取低温环境下相对湿度较高的空气中的低品位 热能，实现低温热能向高温热能的传递，达到 制热目的。
夏季：起到高效冷却塔的作用，利用水的蒸发 散热，将热量排到大气中实现制冷。
能源塔热泵系统及其供热运行性能分析
图１ 能源塔热泵系统供暖运行示意
能源塔热泵系统是近年新推出的一种应用形 式，不受地质条件限制，初投资低，适用于冬季湿球 温度在－９ ℃以上的地区，具有较大的节能潜力。 能源塔热泵系统冬季利用凝固点较低的溶液提取 空气中的热量，夏季转换为高效冷却塔，可以实现
①☆ 孟庆山，男，１９７０年１０月生，大学，副总工程师 ２６４００３ 烟台市莱山区蓝德路３号 （０５３５）６７２１６３１ Ｅｍａｉｌ：ｍｑｓ＠ｌａｎｄａｃ．ｎｅｔ．ｃｎ
箱中，当 溶 液 挥 发 后 再 通 过 加 药 泵 补 充 到 系 统
在 中。溶液浓度稀释 变 低 或 气 温 突 降 需 要 增 加 溶 调 液 浓 度 时 ，主 机 控 制 加 药 电 磁 阀 从 加 药 罐 向 系 统
自动加药［２］。
空
犇犽（狋）＝烅０．９２５－０．０３７５狋 －２＜狋≤１８
取生活热水。
由于闭式塔从空气中吸收热量时存在二次换
热，吸热效率低，在盘管外壁容易结霜，甚至出现冻
冰现象，能 源 塔 通 常 采 用 开 式 结 构。 在 开 式 系 统
中，载冷剂溶液的浓度和液位是变化的。能源塔热
泵机组具有密度检测装置，可以在线检测、控制载
图２ 能源塔换热焓湿图
冷剂溶液的密度和凝固点。系统中还设置了加药 罐和溶液集药箱。
功率，ｋＷ；犌 为能源塔空气体积流量，ｍ３／ｓ；ρ为空 气密度，ｋｇ／ｍ３。
根据式（５），犺犅 可以表示为
为－１ ℃，热泵机组蒸发器进出水温度为－１ ℃／ －６ ℃，要保证－６ ℃的溶液不凝固，考虑３ ℃的
犺犅
＝
犙
－犘 ＋犌犃ρ犃犺犃 犌犅ρ犅
（６）
安全余量，溶液的凝固点温度需要低于－９ ℃。
经过充分换热，能源塔排风相对湿度φ犅 是由
热源塔热泵技术在夏热冬暖地区的应用
热源塔热泵技术在夏热冬暖地区的应用湖南秋克热源塔热泵科技工程有限公司 刘秋克摘要 在研究国内外冷却塔采热热泵技术不适应我国南方气候条件下运行的基础上，由国内科研机构重新定位，以吸收和提升低温位热源为单位的设计组合制造，定义为“热源塔热泵”。
热源塔热泵属于我国民族品牌专利技术，2008年初我国南方遭受了五十年一遇的冰冻期，热源塔热泵系统经受了恶劣气候环境下的严峻考验，供暖温度超过28℃。
热源塔热泵在国内属于发展初期，应用较少。
但该系统在夏热冬暖地区与其它热泵空调系统相比，具有效率更高、使用限制条件比较少的特点。
本文结合工程实例，介绍其热源塔热泵专利技术转化产品在工程项目设计中应注意的问题。
关键词 热源塔热泵、地源热泵、冷热源、太阳能次生源、可再生能源引言对于我国南方地区中央空调系统来说，在有冷暖需求的空调场所，一般应满足夏季制冷和冬季供暖两种功能。
在夏热冬暖地区，因气候因素和经济发展的原因，一般建筑只需考虑夏天制冷问题即可。
但随着人们生活水平的提高，对空调的要求舒适度也提高了，在许多建筑物，如宾馆、医院和商务楼，也需要满足冬季供暖需求。
对于冬季供暖有需求的建筑物，如果设计仅仅考虑空调冷源问题而不重视空调热源的选择，将造成冬季空调能源消耗过大，从而造成全年空调能耗偏高和终端用户高排碳。
在传统空调热源方案中，通常需分别设置冷源（制冷机）和热源（锅炉或电辅热）。
由于用高温位的化石能源去生产中位热能，其存在能源效率很低和环境污染问题，所以空调热源的来源方式已逐渐由采用化石能源锅炉转化为应用太阳能次生源可再生能源作为热泵的热源，能源效率很高更加环保。
本文结合工程实例，介绍一种在夏热冬暖地区综合经济性能比较突出的空调冷(热)源系统——热源塔热泵专利技术系统。
1、什么是热源塔？热源塔用作吸收低温位冷(热)源技术的起源可追溯到日本20世纪80年代，采用冷却塔加盐溶液曝气循环吸收空气中的低温位热源，日本取名为采热塔/加热塔，国内暖通会议取名为冷却塔采热，有的厂家也称之为能源塔，本文采用国内暖通会议定位名词即“冷却塔采热”。
能源塔热泵系统介绍(原理)
利用低品位热能，较少 了高品质电能的消耗。
不燃烧化石燃料，减少 温室气体排放。
利用地球表面浅层地热 资源，可持续利用。
可用于各种气候条件和 建筑类型。
工作原理简介
01 工作原理
02 1. 蒸发过程
03 2. 压缩过程
04 3. 冷凝过程
05 4. 节流过程
能源塔热泵系统通过循环 工质在封闭的管路中流动 ，实现与地球表面浅层地 热资源的热量交换，再利 用热力循环原理，实现建 筑物供暖和制冷的功能。
工质在蒸发器中吸收地球 浅层地热资源热量，蒸发 成气体。
蒸发后的气体被压缩机压 缩，压力和温度升高。
高温高压的气体在冷凝器 中放出热量，冷凝成液体 。
冷凝后的液体经节流装置 减压，回到蒸发器再次循 环。
系统组成与分类
系统组成
能源塔热泵系统主要由蒸发器、压缩 机、冷凝器和节流装置组成。
分类
根据用途和规模不同，能源塔热泵系 统可分为家用型和商用型，也可根据 工作介质的不同分为水-水式、水-空 气式和空气-空气式等类型。
政策支持
随着国家对节能环保的重视程度不断提高，未来有望出台更多政策 支持能源塔热泵系统的推广应用。
多元化利用
未来能源塔热泵系统有望与多种可再生能源结合使用，实现多元化能 源利用，提高能源利用效率。
05
能源塔热泵系统的实际案 例
实际应在工业区供热方面具有广泛应用，能够满 足工厂、车间等工业设施的供热需求，提高生产效率和产 品质量。
传热原理
导热
辐射
物体内部的热流与温度梯度有关，温 度梯度越大，热流密度越大。
物体通过电磁波的方式将热能传递给 其他物体的过程。
对流
流体与固体表面之间的热量传递，对流换 热系数与流体的流动状态、物性参数以及 固体表面的形状、大小等因素有关。
能源塔热泵技术在空调工程中的应用与分析
从构造上看，能 源 塔 主 要 由 围 护 构 架、旋 流 风
动 系 统 、低 温 高 效 换 热 器 、汽 液 分 离 系 统 、凝 结 水 分 离系统、低温防霜 系 统 （如 图 ２ 所 示）组 成。 其 中， 围护构架包括塔 体 框 架、顶 部 的 出 风 筒，侧 壁 的 围 护 板 及 进 风 栅 ；旋 流 风 动 系 统 由 位 于 风 筒 内 部 的 变 速 电 动 机 控 制 装 置 和 斜 射 旋 流 风 机 组 成 ；低 温 高 效 换热器由围护构 架 内 部 的 高 效 肋 片、换 热 管、进 液 口 及 出 液 口 构 成 ；低 温 高 效 换 热 器 上 方 设 有 由 斜 流 折射分离器和斜射旋流分离器构成的汽液分离系 统；低温高效换热 器 下 方 设 有 由 接 水 盘、凝 结 水 控 制 装 置 和 溶 液 控 制 阀 构 成 的 凝 结 水 分 离 系 统 ；还 设 有由溶液池、喷淋 泵 控 制 装 置、喷 淋 器 构 成 的 低 温 防霜系统。当空气经低温高效换热器表面逆向流 通时，形成传热面 与 空 气 之 间 的 显 热 与 潜 热 交 换， 获得低于环境温度２～３ ℃的溶液作为能源塔热泵 的低品位热源。消噪汽液分离器可有效地分离负 压条件下产生的水分和降低风机运行时产生的噪 声。
２ ２
暖通空调 ＨＶ＆ＡＣ ２０１１年第４１卷第４期
专业论坛
过填料时，气液之 间 在 接 触 面 上 发 生 热 质 交 换，从 而 使 防 冻 液 获 得 一 定 的 能 量 ，作 为 热 泵 的 低 品 位 可 再生能源。而防冻液所吸收的热量主要是来自空 气和溶液之间由于温差引起的显热交换和空气中 的水蒸气凝结而放出的汽化潜热。开式能源塔中 防 冻 液 直 接 与 空 气 接 触 ，溶 液 温 度 易 受 外 界 气 象 条 件 变 化 的 影 响 使 其 冰 点 不 断 变 化 ，需 要 定 期 启 动 溶 液 浓 缩 装 置 ，管 理 非 常 麻 烦 。 而 闭 式 能 源 塔 克 服 了 以 上 缺 点 ，通 过 使 空 气 逆 向 流 过 低 温 高 效 肋 片 换 热 器 的 表 面 ，形 成 传 热 面 与 空 气 之 间 的 显 热 和 潜 热 交 换 。 同 时 ，由 于 闭 式 能 源 塔 的 高 效 换 热 器 的 管 内 防 冻液依靠溶液泵 强 制 循 环，流 动 速 度 快，换 热 效 率 高。
动 系 统 、低 温 高 效 换 热 器 、汽 液 分 离 系 统 、凝 结 水 分 离系统、低温防霜 系 统 （如 图 ２ 所 示）组 成。 其 中， 围护构架包括塔 体 框 架、顶 部 的 出 风 筒，侧 壁 的 围 护 板 及 进 风 栅 ；旋 流 风 动 系 统 由 位 于 风 筒 内 部 的 变 速 电 动 机 控 制 装 置 和 斜 射 旋 流 风 机 组 成 ；低 温 高 效 换热器由围护构 架 内 部 的 高 效 肋 片、换 热 管、进 液 口 及 出 液 口 构 成 ；低 温 高 效 换 热 器 上 方 设 有 由 斜 流 折射分离器和斜射旋流分离器构成的汽液分离系 统；低温高效换热 器 下 方 设 有 由 接 水 盘、凝 结 水 控 制 装 置 和 溶 液 控 制 阀 构 成 的 凝 结 水 分 离 系 统 ；还 设 有由溶液池、喷淋 泵 控 制 装 置、喷 淋 器 构 成 的 低 温 防霜系统。当空气经低温高效换热器表面逆向流 通时，形成传热面 与 空 气 之 间 的 显 热 与 潜 热 交 换， 获得低于环境温度２～３ ℃的溶液作为能源塔热泵 的低品位热源。消噪汽液分离器可有效地分离负 压条件下产生的水分和降低风机运行时产生的噪 声。
２ ２
暖通空调 ＨＶ＆ＡＣ ２０１１年第４１卷第４期
专业论坛
过填料时，气液之 间 在 接 触 面 上 发 生 热 质 交 换，从 而 使 防 冻 液 获 得 一 定 的 能 量 ，作 为 热 泵 的 低 品 位 可 再生能源。而防冻液所吸收的热量主要是来自空 气和溶液之间由于温差引起的显热交换和空气中 的水蒸气凝结而放出的汽化潜热。开式能源塔中 防 冻 液 直 接 与 空 气 接 触 ，溶 液 温 度 易 受 外 界 气 象 条 件 变 化 的 影 响 使 其 冰 点 不 断 变 化 ，需 要 定 期 启 动 溶 液 浓 缩 装 置 ，管 理 非 常 麻 烦 。 而 闭 式 能 源 塔 克 服 了 以 上 缺 点 ，通 过 使 空 气 逆 向 流 过 低 温 高 效 肋 片 换 热 器 的 表 面 ，形 成 传 热 面 与 空 气 之 间 的 显 热 和 潜 热 交 换 。 同 时 ，由 于 闭 式 能 源 塔 的 高 效 换 热 器 的 管 内 防 冻液依靠溶液泵 强 制 循 环，流 动 速 度 快，换 热 效 率 高。
能源塔热泵系统介绍原理
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℃。
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
3.3能源塔的结构设计与使用要点
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ห้องสมุดไป่ตู้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
医学资料
• 仅供参考,用药方面谨遵医嘱
能源塔技术介绍解析
热源塔热泵系统的原理及其应用
热源塔热泵系统的原理及其应用 热源塔热泵系统的背景 热源塔热泵系统的原理 热源塔热泵系统的特点 热源塔热泵系统的应用
热源塔热泵系统的背景
? 中国南方地区冬季潮湿阴冷，空气湿度大，采用燃油、燃气、煤为主 供热时，其能耗高又污染环境 ;传统空气源热泵在冬季供热时严重结 霜，融霜耗电大，热泵效率低 ;而地源热泵在城市的应用受到地质条 件、场地的限制，在这种背景下开发的热源塔热泵空调系统。
开式塔有较大局限，闭式塔应用前景广阔
热源塔热泵空调系统示意图
热源塔热泵空调系统的原理 【热源塔热泵供热工艺原理图】
热源塔热泵系统原理 热源塔热泵系统图
热源塔热泵系统原理 单制冷系统图
热源塔热泵系统原理 单制热系统图
热源塔热泵系统原理 单制热水系统图
热源塔热泵系统的原理及其应用 热源塔热泵系统的背景 热源塔热泵系统的原理 热源塔热泵系统的特点 热源塔热泵系统的应用
? 喷淋装置
热源塔的组成部分
? 防冻、补水系统
热源塔的分类
闭式热源塔 开式热源塔 混合式热源塔
1.闭式热源塔
·循环介质一直都在管道 内流动，不与外部空气相 接触； ·换热器为铜管、肋片； ·喷淋装置主要用于喷洒 防冻液，从而防止换热器 表面结霜与结冰； ·喷淋装置内的防冻液与 循环介质并不混合。
2.开式热源塔
·循环介质在管道内流动，在 塔内经过喷淋装置喷淋到换热 器上，与空气直接接触； ·换热器为填料（塑料、PVC、 PP）； ·喷淋装置主要用于喷洒循环 介质，从而循环介质与空气相 接触。
3.混合式热源塔
? 部分循环介质通过塔内换热器，部分循环介质通过喷淋装置喷洒到换 热器上。
? 部分循环介质与空气直接接触。
热源塔热泵系统的原理及其应用 热源塔热泵系统的背景 热源塔热泵系统的原理 热源塔热泵系统的特点 热源塔热泵系统的应用
热源塔热泵系统的背景
? 中国南方地区冬季潮湿阴冷，空气湿度大，采用燃油、燃气、煤为主 供热时，其能耗高又污染环境 ;传统空气源热泵在冬季供热时严重结 霜，融霜耗电大，热泵效率低 ;而地源热泵在城市的应用受到地质条 件、场地的限制，在这种背景下开发的热源塔热泵空调系统。
开式塔有较大局限，闭式塔应用前景广阔
热源塔热泵空调系统示意图
热源塔热泵空调系统的原理 【热源塔热泵供热工艺原理图】
热源塔热泵系统原理 热源塔热泵系统图
热源塔热泵系统原理 单制冷系统图
热源塔热泵系统原理 单制热系统图
热源塔热泵系统原理 单制热水系统图
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? 喷淋装置
热源塔的组成部分
? 防冻、补水系统
热源塔的分类
闭式热源塔 开式热源塔 混合式热源塔
1.闭式热源塔
·循环介质一直都在管道 内流动，不与外部空气相 接触； ·换热器为铜管、肋片； ·喷淋装置主要用于喷洒 防冻液，从而防止换热器 表面结霜与结冰； ·喷淋装置内的防冻液与 循环介质并不混合。
2.开式热源塔
·循环介质在管道内流动，在 塔内经过喷淋装置喷淋到换热 器上，与空气直接接触； ·换热器为填料（塑料、PVC、 PP）； ·喷淋装置主要用于喷洒循环 介质，从而循环介质与空气相 接触。
3.混合式热源塔
? 部分循环介质通过塔内换热器，部分循环介质通过喷淋装置喷洒到换 热器上。
? 部分循环介质与空气直接接触。
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热能，实现低温热能向高温热能的传递，达到 制热目的。 夏季：起到高效冷却塔的作用，利用水的蒸发 散热，将热量排到大气中实现制冷。
热源塔结构示意图
1. 2. 3. 4. 5. 6. 7. 8. 9. 10. 11. 12. 13. 14. 15. 16. 17. 18. 塔体框架 出风筒 维护板 进风栅 变速电动机控制装置 斜射旋流风机 高效肋片 换热管 进液口 出液口 斜流折射分离器 斜射旋流分离器 接水盘 凝结水控制装置 溶液控制阀 溶液池 喷淋泵控制装置 喷淋器
传统—风冷热泵
无
有，且VRV 形式泄露 较常见 无
节能— 地源热泵
垂直 埋管 地下 打井 湖水 换热
无
一般无；如在冷却换热 系统中添加极端抗冻物 质存在少许 存在水源污染隐患，视 工程施工完备性而定 存在水源污染隐患，视 工程施工完备性而定 无
无 无
无 无
节能—热源塔热泵
无
无
热源塔与常用中央空调对比
发冷却水温度低的节能特点；用于冬季供暖时，采用低温宽带技术和
负温度喷淋防霜溶液。 热源塔热泵在中国长江流域以南：
1.对比单冷机+燃油锅炉耗能低45%左右；
2.对比单冷机+燃气锅炉耗能低25%左右；
热源塔热泵系统的原理及其应用
热源塔热泵系统的背景 热源塔热泵系统的原理 热源塔热泵系统的特点
热源塔热泵系统的应用
热源塔热泵系统特点5
系统设计简单
与地源热泵比：不用考虑地源侧冬夏季冷热负荷均衡；
与风冷热泵比：不用考虑辅助电加热和冬季融霜的问题。
热源塔热泵系统特点6
适用性强
既可应用于新建建筑又适用于既有建筑的节能改造。
热源塔热泵系统特点7
经济、高效
热源塔热泵系统综合经济性能较高，用于夏季制冷时具有负压蒸
热源塔低温技术适用范围
项目地质条件缺水、少水，不具备埋管、打井、其他水源换热的 地区； 适用于长江以南地区冬季室外计算空气干球温度不低于-8℃，计 算相对湿度不低于60%的气候条件； 建筑面积大于1万平方、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。
2.开式热源塔
·循环介质在管道内流动，在 塔内经过喷淋装置喷淋到换热 器上，与空气直接接触； ·换热器为填料（塑料、PVC、 PP）； ·喷淋装置主要用于喷洒循环 介质，从而循环介质与空气相 接触。
3.混合式热源塔
部分循环介质通过塔内换热器，部分循环介质通过喷淋装置喷洒到换 热器上。 部分循环介质与空气直接接触。
热源塔热泵系统的原理及其应用
热源塔热泵系统的背景 热源塔热泵系统的原理 热源塔热泵系统的特点
热源塔热泵系
传热介质与空气在其中进行热交换并为热泵机
组提供连续冷热源的塔式换热装置。 冬季：利用冰点低于零度的载体介质，高效提
取低温环境下相对湿度较高的空气中的低品位
热源塔热泵系统的原理及其应用
热源塔热泵系统的原理及其应用
热源塔热泵系统的背景 热源塔热泵系统的原理 热源塔热泵系统的特点
热源塔热泵系统的应用
热源塔热泵系统的背景
中国南方地区冬季潮湿阴冷，空气湿度大，采用燃油、燃气、煤为主 供热时，其能耗高又污染环境;传统空气源热泵在冬季供热时严重结 霜，融霜耗电大，热泵效率低;而地源热泵在城市的应用受到地质条 件、场地的限制，在这种背景下开发的热源塔热泵空调系统。 概念：以室外空气为冷热源，由热源塔热交换系统、热源塔热泵机组、 建筑物内系统组成的可为建筑物提供供冷、供热和加热生活热水的系 统。 适用范围：适用于冬季室外计算空气干球温度不低于-8℃，计算相对 湿度不低于60%的气候条件
自动加药系统
防冻液除了存在飘失损失外，当环境相对湿度较高时，热源塔还 会吸收空气中的水分，从而将盐溶液稀释。因此，防冻液损失由两部 分组成：飘失损失和结露损失。
为防止盐溶液的浓度降低，必须定期测定盐溶液的浓度，浓度降 低时，应补充盐量，使其保持在适当的浓度；另外，当空气相对湿度 较低时，机组运行时盐溶液中的水分会蒸发，盐溶液会浓缩，也需要 补充水分。自动加药装置可自动检测盐溶液的浓度，这样盐溶液的浓
案例分析
普陀山大酒店 建筑面积：15000m2 空调机型：原使用单冷螺杆+燃油锅炉 ；制冷量1500千瓦 改造系统：制冷、制热：热源塔热泵机组 改造后，年降低能耗80万左右
列 项目简介
项
改造前系统 项目概述 改造要求
改造后系统
中国浙江 普陀山 四星级酒店 15000㎡ 改造原有空调耗能、效果降低现状，降低污染，满需原有 空调只用要求，满需每天80吨热水需求 制冷/热：热源塔热泵 350kw×3台+90kw×2台
案例分析
运行能耗（元） 夏季制冷 冬季采暖 生活热水 合 计 年节约能耗 改造前系统 532950 793800 1041600 2368350 120万 改造后系统 420008 494131 246000 1160138
改造效果
2007年改造后，次年空调及热水年能耗节省120万
热源塔热泵系统的应用
热源塔的组成部分
塔身
热源塔的组成部分
风机
热源塔的组成部分
换热器
热源塔的组成部分
喷淋装置
热源塔的组成部分
防冻、补水系统
热源塔的分类
闭式热源塔
开式热源塔 混合式热源塔
1.闭式热源塔
·循环介质一直都在管道 内流动，不与外部空气相 接触； ·换热器为铜管、肋片； ·喷淋装置主要用于喷洒 防冻液，从而防止换热器 表面结霜与结冰； ·喷淋装置内的防冻液与 循环介质并不混合。
节能— 地源热泵
垂直 埋管
4.5-5
地下 打井 湖水 换热 节能—热源塔热泵
5-6
4-5
4
3-4
4.5
4
热源塔与常用中央空调对比
可用空调系统形式 传统—单冷水机+锅炉 空气 锅炉排放气体宜 造成二次污染 无 噪声 主机位于机房， 仅为冷却塔噪声 有，一般需置屋 顶且有相关避音 措施 全封闭系统，噪 声等级最小 全封闭系统，噪 声等级最小 全封闭系统，噪 声等级最小 同冷却塔转数且 有变频系统可降 噪 土壤/水源 无 冷媒泄露 无
热源塔热泵防霜系统
溶液防霜浓缩系统的原理：
当喷射浓缩机检测到环境空气温度低于１℃时，关闭冷凝水排水 阀，启动喷射浓缩机，将溶液池溶液浓缩升压，高压溶液通过控制阀 进入喷射器向换热器喷射溶液，与换热器换热，形成水滴，靠重力作 用落入溶液盘，进入溶液池，完成一个喷射和浓缩周期，待低温期过 后采用浓缩装置分离水分。当环境空气温度高于１℃时，关闭喷射浓 缩机，开启冷凝水排水阀。
度就能够达到一个动态的平衡。
抗冻剂选择要点
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。 抗冻剂有甲醇、乙醇、乙二醇、水溶性酰胺和氯化钙、盐水等。 不同的用户可以根据自己的需要加以选择。
抗冻剂加入量
抗冻剂加入量参考表
所加抗冻剂数量（吨）
25 20
[1] [5] 彭金梅, 罗会龙, 崔国民 , 等. 热泵技术应用现状及发展动向[J]. 昆明理工大学学报 (自然科学版), 2012, 37(5): 54-54.
[6] 张晨, 杨洪海, 吴建兵, 等. 三种典型结构热源塔的比较[J]. 制冷与空调 (北京), 2009, 9(6): 8183. [7] 宋应乾, 马宏权, 龙惟定. 能源塔热泵技术在空调工程中的应用与分析[J]. 暖通空调, 2011, 41(4): 20-23. [8] 章文杰, 李念平, 王丽洁. 热源塔热泵系统相变潜热的应用研究[J]. 重庆大学学报, 2011, 34: 5861. [9] 文先太, 梁彩华, 刘成兴, 等. 基于空气能量回收的热源塔溶液再生系统节能性分析[J]. 化工学报, 2011, 62(11): 3242-3247. [10] 文先太, 梁彩华, 张小松, 等. 填料型叉流热源塔不同运行模式下换热性能实验分析[J]. 重庆大
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参考文献
[1] 梁彩华, 张小松, 徐国英. 显热除霜方式的能量分析与试验研究[J]. 东南大学学报: 自然科学版, 2006, 36(1): 81-85. [2] 姚杨, 马最良. 空气源热泵冷热水机组结霜工况研究现状与进展[J]. 哈尔滨建筑大学学报, 2002, 35(5): 66-69. [3] 郭宪民, 杨宾, 陈纯正. 翅片型式对空气源热泵机组结霜特性的影响[J]. 西安交通大学学报, 2009, 43(1): 67-71. [4] 刘晓茹. 地埋管地源热泵系统热平衡及其地域性分析[J]. 暖通空调, 2009, 38(9): 57-59.
运行稳定、寿命长
热泵机组冬季使用的热源,是相对湿度较高的空气中的低品位热 能，蒸发压力稳定度和蒸发温度都高于风冷热泵，使得机组比风冷热 泵机组有更宽的运行范围； 热泵机组夏季使用的冷源，是汽化蒸发潜热带走空调余热，热 源塔在夏季有足够的蒸发面积可承受瞬间高峰空调负荷，冷却水温低， 效率高。
全年运行与风冷热泵比较，机组能耗小，磨损轻，寿命长
空调系统形式
制冷：单冷水机1200KW×1台 制热：1吨燃油锅炉×2台（含热水）
面临状况
原空调机组制冷量减小、自转功率比高、能效比下降 燃油自开业始至06年油费上涨,自2460元/吨到5530元/吨,费用过高
改造思路
根据酒店客房开启率及热水使用要求，设置3台螺杆机及2台涡旋形式热 源塔机组 夏季：5台机组同时提供空调制冷；其中2台涡旋形式主机余热回收制取 生活热水 冬季：3台螺杆机组满足空调制热；2台涡旋机组优先进行热水制取，冬 季最不利工况条件，2台涡旋机组合并螺杆机组进行空调制热；
热源塔结构示意图
1. 2. 3. 4. 5. 6. 7. 8. 9. 10. 11. 12. 13. 14. 15. 16. 17. 18. 塔体框架 出风筒 维护板 进风栅 变速电动机控制装置 斜射旋流风机 高效肋片 换热管 进液口 出液口 斜流折射分离器 斜射旋流分离器 接水盘 凝结水控制装置 溶液控制阀 溶液池 喷淋泵控制装置 喷淋器
传统—风冷热泵
无
有，且VRV 形式泄露 较常见 无
节能— 地源热泵
垂直 埋管 地下 打井 湖水 换热
无
一般无；如在冷却换热 系统中添加极端抗冻物 质存在少许 存在水源污染隐患，视 工程施工完备性而定 存在水源污染隐患，视 工程施工完备性而定 无
无 无
无 无
节能—热源塔热泵
无
无
热源塔与常用中央空调对比
发冷却水温度低的节能特点；用于冬季供暖时，采用低温宽带技术和
负温度喷淋防霜溶液。 热源塔热泵在中国长江流域以南：
1.对比单冷机+燃油锅炉耗能低45%左右；
2.对比单冷机+燃气锅炉耗能低25%左右；
热源塔热泵系统的原理及其应用
热源塔热泵系统的背景 热源塔热泵系统的原理 热源塔热泵系统的特点
热源塔热泵系统的应用
热源塔热泵系统特点5
系统设计简单
与地源热泵比：不用考虑地源侧冬夏季冷热负荷均衡；
与风冷热泵比：不用考虑辅助电加热和冬季融霜的问题。
热源塔热泵系统特点6
适用性强
既可应用于新建建筑又适用于既有建筑的节能改造。
热源塔热泵系统特点7
经济、高效
热源塔热泵系统综合经济性能较高，用于夏季制冷时具有负压蒸
热源塔低温技术适用范围
项目地质条件缺水、少水，不具备埋管、打井、其他水源换热的 地区； 适用于长江以南地区冬季室外计算空气干球温度不低于-8℃，计 算相对湿度不低于60%的气候条件； 建筑面积大于1万平方、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。
2.开式热源塔
·循环介质在管道内流动，在 塔内经过喷淋装置喷淋到换热 器上，与空气直接接触； ·换热器为填料（塑料、PVC、 PP）； ·喷淋装置主要用于喷洒循环 介质，从而循环介质与空气相 接触。
3.混合式热源塔
部分循环介质通过塔内换热器，部分循环介质通过喷淋装置喷洒到换 热器上。 部分循环介质与空气直接接触。
热源塔热泵系统的原理及其应用
热源塔热泵系统的背景 热源塔热泵系统的原理 热源塔热泵系统的特点
热源塔热泵系
传热介质与空气在其中进行热交换并为热泵机
组提供连续冷热源的塔式换热装置。 冬季：利用冰点低于零度的载体介质，高效提
取低温环境下相对湿度较高的空气中的低品位
热源塔热泵系统的原理及其应用
热源塔热泵系统的原理及其应用
热源塔热泵系统的背景 热源塔热泵系统的原理 热源塔热泵系统的特点
热源塔热泵系统的应用
热源塔热泵系统的背景
中国南方地区冬季潮湿阴冷，空气湿度大，采用燃油、燃气、煤为主 供热时，其能耗高又污染环境;传统空气源热泵在冬季供热时严重结 霜，融霜耗电大，热泵效率低;而地源热泵在城市的应用受到地质条 件、场地的限制，在这种背景下开发的热源塔热泵空调系统。 概念：以室外空气为冷热源，由热源塔热交换系统、热源塔热泵机组、 建筑物内系统组成的可为建筑物提供供冷、供热和加热生活热水的系 统。 适用范围：适用于冬季室外计算空气干球温度不低于-8℃，计算相对 湿度不低于60%的气候条件
自动加药系统
防冻液除了存在飘失损失外，当环境相对湿度较高时，热源塔还 会吸收空气中的水分，从而将盐溶液稀释。因此，防冻液损失由两部 分组成：飘失损失和结露损失。
为防止盐溶液的浓度降低，必须定期测定盐溶液的浓度，浓度降 低时，应补充盐量，使其保持在适当的浓度；另外，当空气相对湿度 较低时，机组运行时盐溶液中的水分会蒸发，盐溶液会浓缩，也需要 补充水分。自动加药装置可自动检测盐溶液的浓度，这样盐溶液的浓
案例分析
普陀山大酒店 建筑面积：15000m2 空调机型：原使用单冷螺杆+燃油锅炉 ；制冷量1500千瓦 改造系统：制冷、制热：热源塔热泵机组 改造后，年降低能耗80万左右
列 项目简介
项
改造前系统 项目概述 改造要求
改造后系统
中国浙江 普陀山 四星级酒店 15000㎡ 改造原有空调耗能、效果降低现状，降低污染，满需原有 空调只用要求，满需每天80吨热水需求 制冷/热：热源塔热泵 350kw×3台+90kw×2台
案例分析
运行能耗（元） 夏季制冷 冬季采暖 生活热水 合 计 年节约能耗 改造前系统 532950 793800 1041600 2368350 120万 改造后系统 420008 494131 246000 1160138
改造效果
2007年改造后，次年空调及热水年能耗节省120万
热源塔热泵系统的应用
热源塔的组成部分
塔身
热源塔的组成部分
风机
热源塔的组成部分
换热器
热源塔的组成部分
喷淋装置
热源塔的组成部分
防冻、补水系统
热源塔的分类
闭式热源塔
开式热源塔 混合式热源塔
1.闭式热源塔
·循环介质一直都在管道 内流动，不与外部空气相 接触； ·换热器为铜管、肋片； ·喷淋装置主要用于喷洒 防冻液，从而防止换热器 表面结霜与结冰； ·喷淋装置内的防冻液与 循环介质并不混合。
节能— 地源热泵
垂直 埋管
4.5-5
地下 打井 湖水 换热 节能—热源塔热泵
5-6
4-5
4
3-4
4.5
4
热源塔与常用中央空调对比
可用空调系统形式 传统—单冷水机+锅炉 空气 锅炉排放气体宜 造成二次污染 无 噪声 主机位于机房， 仅为冷却塔噪声 有，一般需置屋 顶且有相关避音 措施 全封闭系统，噪 声等级最小 全封闭系统，噪 声等级最小 全封闭系统，噪 声等级最小 同冷却塔转数且 有变频系统可降 噪 土壤/水源 无 冷媒泄露 无
热源塔热泵防霜系统
溶液防霜浓缩系统的原理：
当喷射浓缩机检测到环境空气温度低于１℃时，关闭冷凝水排水 阀，启动喷射浓缩机，将溶液池溶液浓缩升压，高压溶液通过控制阀 进入喷射器向换热器喷射溶液，与换热器换热，形成水滴，靠重力作 用落入溶液盘，进入溶液池，完成一个喷射和浓缩周期，待低温期过 后采用浓缩装置分离水分。当环境空气温度高于１℃时，关闭喷射浓 缩机，开启冷凝水排水阀。
度就能够达到一个动态的平衡。
抗冻剂选择要点
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。 抗冻剂有甲醇、乙醇、乙二醇、水溶性酰胺和氯化钙、盐水等。 不同的用户可以根据自己的需要加以选择。
抗冻剂加入量
抗冻剂加入量参考表
所加抗冻剂数量（吨）
25 20
[1] [5] 彭金梅, 罗会龙, 崔国民 , 等. 热泵技术应用现状及发展动向[J]. 昆明理工大学学报 (自然科学版), 2012, 37(5): 54-54.
[6] 张晨, 杨洪海, 吴建兵, 等. 三种典型结构热源塔的比较[J]. 制冷与空调 (北京), 2009, 9(6): 8183. [7] 宋应乾, 马宏权, 龙惟定. 能源塔热泵技术在空调工程中的应用与分析[J]. 暖通空调, 2011, 41(4): 20-23. [8] 章文杰, 李念平, 王丽洁. 热源塔热泵系统相变潜热的应用研究[J]. 重庆大学学报, 2011, 34: 5861. [9] 文先太, 梁彩华, 刘成兴, 等. 基于空气能量回收的热源塔溶液再生系统节能性分析[J]. 化工学报, 2011, 62(11): 3242-3247. [10] 文先太, 梁彩华, 张小松, 等. 填料型叉流热源塔不同运行模式下换热性能实验分析[J]. 重庆大
Thank You
参考文献
[1] 梁彩华, 张小松, 徐国英. 显热除霜方式的能量分析与试验研究[J]. 东南大学学报: 自然科学版, 2006, 36(1): 81-85. [2] 姚杨, 马最良. 空气源热泵冷热水机组结霜工况研究现状与进展[J]. 哈尔滨建筑大学学报, 2002, 35(5): 66-69. [3] 郭宪民, 杨宾, 陈纯正. 翅片型式对空气源热泵机组结霜特性的影响[J]. 西安交通大学学报, 2009, 43(1): 67-71. [4] 刘晓茹. 地埋管地源热泵系统热平衡及其地域性分析[J]. 暖通空调, 2009, 38(9): 57-59.
运行稳定、寿命长
热泵机组冬季使用的热源,是相对湿度较高的空气中的低品位热 能，蒸发压力稳定度和蒸发温度都高于风冷热泵，使得机组比风冷热 泵机组有更宽的运行范围； 热泵机组夏季使用的冷源，是汽化蒸发潜热带走空调余热，热 源塔在夏季有足够的蒸发面积可承受瞬间高峰空调负荷，冷却水温低， 效率高。
全年运行与风冷热泵比较，机组能耗小，磨损轻，寿命长
空调系统形式
制冷：单冷水机1200KW×1台 制热：1吨燃油锅炉×2台（含热水）
面临状况
原空调机组制冷量减小、自转功率比高、能效比下降 燃油自开业始至06年油费上涨,自2460元/吨到5530元/吨,费用过高
改造思路
根据酒店客房开启率及热水使用要求，设置3台螺杆机及2台涡旋形式热 源塔机组 夏季：5台机组同时提供空调制冷；其中2台涡旋形式主机余热回收制取 生活热水 冬季：3台螺杆机组满足空调制热；2台涡旋机组优先进行热水制取，冬 季最不利工况条件，2台涡旋机组合并螺杆机组进行空调制热；