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(zhǎng)，維護(hù)費(fèi)用低等優(yōu)勢(shì)。熱源塔技術(shù)為空氣熱能的技術(shù)利用和推廣增加了一個(gè)新的方向。

關(guān)鍵詞：空氣熱能；熱源塔；熱源塔熱泵系統(tǒng)

中圖分類號(hào)：TU83 文獻(xiàn)標(biāo)識(shí)碼：A 文章編號(hào)：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(jìn)中心牽頭召開的《空氣熱能在夏熱冬冷地區(qū)建筑上的應(yīng)用技術(shù)交流會(huì)》在常州成功舉行。住建部科技司：正式認(rèn)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(shù)路徑

空氣熱能利用的主要技術(shù)路徑是采用空氣源熱泵技術(shù)獲取空氣熱能并提供采暖和生活熱水。空氣源熱泵（常見為蒸汽壓縮式）一般由以下幾個(gè)部分構(gòu)成：壓縮機(jī)、冷凝器、節(jié)流閥和蒸發(fā)器等。通過(guò)逆卡諾循環(huán)原理可知，熱泵系統(tǒng)中工質(zhì)重復(fù)一種固定的循環(huán)：壓縮-冷凝-節(jié)流-蒸發(fā)-壓縮周而復(fù)始。具體細(xì)節(jié)是低溫低壓工質(zhì)蒸首先進(jìn)入壓縮機(jī)，并產(chǎn)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(shí)并將熱量傳遞到熱水，高溫高壓液體經(jīng)節(jié)流閥節(jié)流降溫降壓后進(jìn)入蒸發(fā)器，并在蒸發(fā)器的地方通過(guò)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(jìn)入壓縮機(jī)。

3 熱源塔應(yīng)用原理及應(yīng)用

3.1 熱源塔原理

傳熱介質(zhì)與空氣在其中進(jìn)行熱交換并為熱泵機(jī)組提供連續(xù)冷熱源的塔式換熱裝置。冬季：利用冰點(diǎn)低于零度的載體介質(zhì)，通過(guò)高效率的提取低溫環(huán)境中高濕度空氣的低品位熱能，實(shí)現(xiàn)低溫?zé)崮芟蚋邷責(zé)崮艿膫鬟f，達(dá)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(shí)現(xiàn)制冷。能源塔熱泵系統(tǒng)，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(tǒng)的原理

當(dāng)噴射濃縮機(jī)檢測(cè)到環(huán)境空氣溫度在1℃以下時(shí)，就會(huì)將冷凝水排水閥關(guān)閉，同時(shí)啟動(dòng)噴射濃縮機(jī)，此時(shí)就可以將溶液池溶液濃縮升壓，升壓之后的溶液通過(guò)控制閥進(jìn)入噴射器向換熱器噴射溶液，并與換熱器接觸產(chǎn)生水滴，然后滴入溶液盤中，匯總到溶液池。這就是一個(gè)完整的噴射和濃縮流程。待低溫期過(guò)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(shí)，系統(tǒng)會(huì)自動(dòng)關(guān)閉噴射濃縮機(jī)，打開冷凝水排水閥。此時(shí)不會(huì)啟動(dòng)噴射濃縮機(jī)。

3.3 自動(dòng)加藥系統(tǒng)分析

防凍液主要損失是飄失，此外當(dāng)環(huán)境相對(duì)濕度較高時(shí)，熱源塔會(huì)增大吸收空氣中的水分，進(jìn)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(jié)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(cè)鹽溶液的濃度，當(dāng)濃度降低時(shí)，及時(shí)補(bǔ)充鹽量，確保其在一個(gè)適當(dāng)?shù)臐舛?；自?dòng)加藥裝置可自動(dòng)檢測(cè)鹽溶液的濃度，這樣鹽溶液的濃度就能夠達(dá)到一個(gè)動(dòng)態(tài)的平衡。

3.4 抗凍劑選擇要點(diǎn)

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(diǎn)、提高抗凍能力的物質(zhì)。抗凍劑有甲醇、乙醇、乙二醇、水溶性酰胺和氯化鈣、鹽水等。不同的用戶可以根據(jù)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(tǒng)的能效比。

3.5 熱源塔分類

3.5.1 閉式熱源塔

循環(huán)介質(zhì)一直都在管道內(nèi)流動(dòng)，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(jié)霜與結(jié)冰；噴淋裝置內(nèi)的防凍液與循環(huán)介質(zhì)并不混合。其特點(diǎn)：通過(guò)使空氣逆向流過(guò)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?yàn)殚]式能源塔的高效換熱器的管內(nèi)防凍液依靠溶液泵強(qiáng)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(zhì)在管道內(nèi)流動(dòng)，在塔內(nèi)經(jīng)過(guò)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(zhì)，從而循環(huán)介質(zhì)。與空氣相接觸。其特點(diǎn)：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(diǎn)不斷變化，需要定期啟動(dòng)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(zhì)通過(guò)塔內(nèi)換熱器，部分循環(huán)介質(zhì)通過(guò)噴淋裝置噴灑到換熱器上，部分循環(huán)介質(zhì)與空氣直接接觸。

4 結(jié) 論

從空氣熱能的技術(shù)研究路徑分析，當(dāng)空氣源熱泵機(jī)組在實(shí)際運(yùn)行過(guò)程中，能效為COP>2.78時(shí)，機(jī)組一次能源效率超過(guò)100%。熱源塔熱泵系統(tǒng)在-5℃熱源工況條件下熱泵供熱性能系數(shù)不低于COP=3.0，也符合可再生能源的要求。

熱源塔技術(shù)作為其他可再生能源的有益補(bǔ)充，應(yīng)用范圍有一定局限性，目前研究的人員少，技術(shù)有待進(jìn)一步研究突破，應(yīng)用范圍進(jìn)一步拓寬。隨著對(duì)熱源塔的推廣及示范項(xiàng)目應(yīng)用，人們逐步對(duì)熱源塔的技術(shù)有了一定的認(rèn)可及接受。

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收稿日期：2018-4-24

作者簡(jiǎn)介：陳敬祥（1982-），男，漢族，山東臨沂人，本科，主要研究方向?yàn)榕ü?jié)能改造，熱泵系統(tǒng)工程優(yōu)化。