冷源系統節能技術(shù)能效評價(jià)

冷源系統

冷源系統是給建筑提供冷卻能量的來(lái)源，冷源系統的選擇通常要考慮項目的使用性質(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．空氣源熱泵機組

Ｂ．地源／水源熱泵

Ｃ．水環(huán)熱泵

空氣源熱泵系統

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

與制冷量達到數百、甚至數千冷噸制冷量的水冷式冷水機組相比，空氣源熱泵機組的制冷量通常在１００冷噸左右，屬中小型機組，適用于幾百平米至一萬(wàn)平米的建筑物。

空氣源熱泵機組優(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）空氣源熱泵機組都是戶(hù)外安裝，不需要設置機房，節約了建筑投資。

（３）附屬設備少，一次能源利用率非常高，效率可達９０％，節約了能源消耗。

（４）省去了冷卻塔、冷卻水泵，減少了這部分附加設備的投資。

（５）在西北等缺水地區，采用空氣源熱泵系統可以節省大量的冷卻水。

空氣源熱泵機組缺點(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）單機制冷量較小，應用于大型建筑時(shí)可以通過(guò)機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，限制了它的應用。

空氣源熱泵的應用：

在我國，空氣源熱泵是發(fā)展應用增長(cháng)最為迅速的一種冷熱源設備，目前開(kāi)發(fā)出來(lái)的設備已經(jīng)適用于南到海南島、北到黑龍江的廣大區域。雖然從系統節能和操作運用費用的角度考慮，風(fēng)冷式冷水機組的冷量輸出較小、制冷效率低，但由于其系統投資少，特別適合于單體面積較小的建筑，從而得到了廣泛的應用。

地源／水源熱泵系統

地源／水源熱泵一種以巖石、土壤、地下水或地表水為低溫熱匯，由水源熱泵機組、地熱能交換系統、建筑物內末端系統組成的供熱空調系統。

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藏的能源實(shí)現由低品位熱能向高品位熱能轉移的系統。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ＣＯＰ通常在３左右，而地源熱泵的ＣＯＰ值則達到４以上，與空氣相比，地表淺層土壤溫度更為穩定，故地源熱泵的平均效率要遠高于空氣源熱泵。地表淺層土壤儲存的能量來(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?xún)鹊?a href="http://keyinmall.com/t/地熱資源.html" >地熱資源作為冷熱源，通過(guò)壓縮機把冷熱量自地下往復取出和回饋的供冷供暖空調系統。通常把地表淺層地熱資源稱(chēng)之為地能，是指地表吸收太陽(yáng)照射而蘊藏的低位熱能。地表淺層收集了４７％的太陽(yáng)輻射能量，相當于一個(gè)無(wú)比巨大的太陽(yáng)能集熱器，收集的能量達到了人類(lèi)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(zhù)。由于取消了鍋爐房、冷卻塔，消除了燃燒燃料造成的對空氣的污染和冷卻塔運行時(shí)產(chǎn)生的漂水、滋生細菌污染。完全可以不受限制地建造在居民區內、風(fēng)景區內。

地源熱泵系統既可供暖、制冷，做到了一機多用，還可加熱生活熱水，一套系統實(shí)現了鍋爐加冷水機組兩套系統的功能。地源熱泵機組模塊化設計，可根據冷熱負荷的大小隨意組合，廣泛應用于各種公共建筑。

因為機械運動(dòng)部件非常少，所以地源熱泵空調系統維護費用低。地源熱泵的換熱部件埋在地下，不受室外的惡劣氣候影響。機組結構緊湊、尺寸可以小型化，節省安裝空間。機組集成了自動(dòng)化控制系統，做到了無(wú)人值守。冬季地源熱泵機組利用土壤或水體溫度為當地的平均氣溫，在夏熱冬冷和夏熱冬暖地區往往可達１２？２２°Ｃ，比當地同期室外環(huán)境空氣平均溫度高１０°Ｃ以上，因為制熱循環(huán)的蒸發(fā)溫度提高了，能效比也相應提高；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，因為制冷循環(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?？晒澕s３０-４０％的運行費用。

與通過(guò)燃燒燃料把內能轉化為熱能的鍋爐（燃油、燃氣）供熱系統相比，鍋爐供熱僅能將大約７０-９０％的燃料內能轉化為熱量供用戶(hù)使用，因此地源熱泵要比燃料鍋爐節省約三分之一的能量。由于土壤的溫度全年較為穩定，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、制熱系數可達４-５，要比傳統的空氣源熱泵高出３０％-４０％，可節省近一半的運行費用。

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、可利用的埋設地面面積，對于市中心的建筑來(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構基礎的下面，則需要大量的土方開(kāi)挖、鉆孔及回填，這些費用比較高昂。

水環(huán)熱泵系統

是一種以水為換熱載體的熱泵的系統形式。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——空氣熱泵機組并聯(lián)起來(lái)，一部分工作于制熱工況的機組將系統中的循環(huán)水作為吸熱的“熱源”，另一部分工作于制冷工況的機組將系統中的循環(huán)水作為放熱的“熱匯”，構成了以回收建筑物內部余熱為主要目的的空調系統。

水環(huán)熱泵空調系統首先出現于２０世紀６０年代的美國加利福利亞州，故也稱(chēng)加利福利亞系統１５３１。日本于２０世紀７０年代后引入，我國則于２０世紀８０年代初嘗試在一些建筑物中進(jìn)行應用由于其可以回收建筑內部余熱，因此其節能效益和環(huán)保效益顯著(zhù)，從上個(gè)世紀９０年代開(kāi)始，水環(huán)源熱泵空調系統在我國開(kāi)始廣泛應用。

水環(huán)熱系空調系統的工作原理：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。當水環(huán)吸熱量小于放熱量時(shí)，環(huán)路中的水溫度升高，當水溫超過(guò)３５°Ｃ時(shí)，利用冷卻塔放出熱量；在制熱時(shí)，當環(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。當系統中一部分熱泵機組向水系統環(huán)路中排放熱量時(shí)，而另一部分熱泵機組從水系統環(huán)路中獲取熱量，當排放的熱量與獲取的熱量基本相等時(shí)，此時(shí)系統運行效率最高，不需要開(kāi)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。

水環(huán)熱泵系統的缺點(diǎn)

（１）噪聲大。機組集成壓縮機、風(fēng)機于一體，安裝在室內，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)，容易造成機組停機。

（３）無(wú)法利用室外新風(fēng)免費制冷。通常都為小型機組，直接安裝在空調房間內，無(wú)法利用室外新風(fēng)冷量。

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

在幾種冷熱源系統中，地源／水源熱泵系統把土壤、地表或地下水體作為蓄熱、蓄冷載體，在制冷時(shí)將建筑物內的熱量轉移至載體儲存起來(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計上，為了盡可能利用各種冷熱源的優(yōu)勢，復合式能源系統是一個(gè)合適的解決方法。所謂復合式能源系統就是設計兩種或兩種以上能源系統聯(lián)合提供能源。