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隨著中央空調(diào)工程的日益發(fā)展，地源熱泵系統(tǒng)也得到了廣泛應(yīng)用。地源熱泵系統(tǒng)利用地底能源，在夏天的時(shí)候把熱能傳入地下，當(dāng)冬季來臨后，進(jìn)行能源循環(huán)利用，形成一種可持續(xù)發(fā)展利用的能源裝置。但大多數(shù)區(qū)域都做不到能量的均衡循環(huán)使用。對(duì)于冷源要求過多的工程里，夏天的冷源需求量遠(yuǎn)多于冬季熱源的需求量，造成夏天通過管道向地底釋放的熱源大于冬天需要的熱量，時(shí)間久了肯定會(huì)影響地埋管道周圍的溫度，地源熱泵系統(tǒng)的 cop 逐漸降低，整個(gè)系統(tǒng)的能效也逐漸降低。因此，采用地源熱泵系統(tǒng)中增設(shè)冷卻塔散熱，有效的解決了其土壤熱平衡的缺陷，并且可以減少地埋管的埋設(shè)深度，節(jié)約成本。

1. 地源熱泵系統(tǒng)的介紹

地源熱泵系統(tǒng)是利用地底內(nèi)土壤和地下水的溫度相對(duì)恒定的原理，將建筑物周圍的土壤內(nèi)深埋管路系統(tǒng)，通過水循環(huán)，為建筑物提供冷熱源，實(shí)現(xiàn)熱交換的一種水冷技術(shù)。地源熱泵系統(tǒng)采用了與眾不同的熱交換方式，因此也具有諸多鍋爐或者普通中央空調(diào)系統(tǒng)所不具有的特點(diǎn)：①地源熱泵系統(tǒng)是通過使用水泵運(yùn)動(dòng)達(dá)成水循環(huán)，形成熱交換的。只需要電力供應(yīng)，不會(huì)產(chǎn)生污染，綠色無污染，保護(hù)環(huán)境。②與普通中央空調(diào)系統(tǒng)相比，地源熱泵系統(tǒng)冷熱源只需循環(huán)泵運(yùn)動(dòng)，耗電量大大的降低，高效節(jié)能。③可以同時(shí)做到供暖、制冷，滿足不同需求。④系統(tǒng)智能操控，使用壽命長。漸漸成為現(xiàn)代工程中央空調(diào)系統(tǒng)中的主流。

地源熱泵系統(tǒng)初投資成本相對(duì)較高，主要問題在于鉆井費(fèi)用較高。采用冷卻塔可有效的解決成本相對(duì)較高的問題。將地源熱泵與冷卻塔聯(lián)合使用作為冷熱源的系統(tǒng)，對(duì)于冷源需求大而熱源需求相對(duì)較少的區(qū)域，夏季可配備冷卻塔與地源熱泵聯(lián)合使用，而冬季只使用地源熱泵。提高了能效，降低了成本。冷卻塔對(duì)地源熱泵系統(tǒng)形成了巨大的影響。由于冷卻塔種類繁多，不同冷卻塔在中央空調(diào)工程中的應(yīng)用效果及影響各不相同，地源熱泵系統(tǒng)的能效與冷卻塔的不同選型相關(guān)。

2. 閉式冷卻塔和開式冷卻塔對(duì)地源熱泵系統(tǒng)的影響

閉式冷卻塔是由外循環(huán)和內(nèi)循環(huán)組成。無需填料，紫銅管表冷器是其核心部位，設(shè)備與內(nèi)循環(huán)對(duì)接，形成封閉的循環(huán)系統(tǒng)（介質(zhì)為軟水）。為設(shè)備進(jìn)行冷卻，將設(shè)備中的熱量帶出到冷卻機(jī)組。而外循環(huán)是在冷卻塔中，為塔本身進(jìn)行降溫。與內(nèi)循環(huán)水相互不接觸，經(jīng)過冷卻塔的紫銅管表冷器完成散熱、換熱工作。根據(jù)進(jìn)塔水溫自動(dòng)設(shè)置冷卻塔工況。閉式冷卻塔被冷卻介質(zhì)由于不與空氣接觸，不會(huì)產(chǎn)生藻類或者鹽類的結(jié)晶，且被冷卻介質(zhì)在密閉管道中流動(dòng)，介質(zhì)一般都是軟化水，不會(huì)影響被冷卻設(shè)備的工作效率。

開式冷卻塔是通過將循環(huán)水以噴霧方式，噴到 pvc 填料上，與空氣、水接觸，進(jìn)行換熱，然后再由風(fēng)機(jī)帶動(dòng)冷卻塔內(nèi)循環(huán)，把熱氣流帶出，從而達(dá)到冷卻。被冷卻介質(zhì)在塔內(nèi)不斷的循環(huán)，當(dāng)使用時(shí)間多長時(shí)，其介質(zhì)會(huì)蒸發(fā)、濃縮。因此開式冷卻塔需要常年補(bǔ)水，并且介質(zhì)在在與空氣長時(shí)間接觸后， 逐漸會(huì)被污染，產(chǎn)生藻類或者鹽類等結(jié)晶，從而影響其使用性能。如果使用開式冷卻塔與地源熱泵聯(lián)合，由于污垢、結(jié)晶的存在，很有可能造成冷卻水系統(tǒng)的水管堵塞，從而引起事故。而且地源熱泵對(duì)水質(zhì)要求較高，如果地源側(cè)管道泄漏，很有可能會(huì)污染地下水。通常為了水質(zhì)，一是采用二次水系統(tǒng)，中間加設(shè)板式換熱器，末端使用開式冷卻塔；第二便是使用閉式冷卻塔。兩者對(duì)比，方法一由于增加中間換熱器，熱交換效率會(huì)降低而且系統(tǒng)形式復(fù)雜，增設(shè)換熱器及水泵，系統(tǒng)初期成本增加。另外，占地位置遠(yuǎn)大于使用閉式冷卻塔，因此閉式冷卻塔在地源熱泵系統(tǒng)中有極大的應(yīng)用價(jià)值。極大地促進(jìn)了地源熱泵系統(tǒng)的工作能效。

3. 冷卻塔型號(hào)選擇對(duì)地源熱泵系統(tǒng)的影響

不同冷卻塔選型的運(yùn)行狀況對(duì)地源熱泵系統(tǒng)的影響是不同的，冷卻塔啟動(dòng)后，勢必是增加系統(tǒng)阻力，影響水泵的功耗。研究表明，當(dāng)選用小容量的冷卻塔時(shí)，運(yùn)行時(shí)間會(huì)增加，進(jìn)而影響地埋管道的出口水溫，影響了機(jī)組的能耗。當(dāng)選用大容量的冷卻塔時(shí)，冷卻塔的運(yùn)行時(shí)間可以縮短，但同時(shí)卻增加了成本跟冷卻塔能耗；在地源熱泵空調(diào)系統(tǒng)使用冷卻塔能有效調(diào)節(jié)地埋管周圍土壤的散熱平衡，擴(kuò)大了地源熱泵的使用范圍。冷卻塔型號(hào)對(duì)地源熱泵系統(tǒng)的能效也具有重要影響。

4. 工程聯(lián)合應(yīng)用分析

工程項(xiàng)目概況：某體育館建筑，建筑類別：多功能甲級(jí)體育館，總建筑面積：27000 ㎡，空調(diào)總熱負(fù)荷：2900kw，空調(diào)總冷負(fù)荷：3470kw，對(duì)風(fēng)速、溫度要求較高。由于夏季總負(fù)荷大于冬季總負(fù)荷，因此在地源熱泵系統(tǒng)中添加冷卻塔聯(lián)合使用，在調(diào)節(jié)了地下散熱的平衡同時(shí)，減少了系統(tǒng)的初投資成本。

5. 結(jié)論

(1) 使用冷卻塔有效的解決了地源熱泵系統(tǒng)土壤熱平衡的問題。

(2) 在地源熱泵系統(tǒng)中使用冷卻塔散熱能夠減少系統(tǒng)的初投資成本，隨著冷卻塔對(duì)冷負(fù)荷承擔(dān)的比例的增加，系統(tǒng)的初投資成本會(huì)更低。