空調(diào)冷熱源方案十分多，空調(diào)系統(tǒng)的冷熱源應(yīng)按照建筑物的應(yīng)用領(lǐng)域、規(guī)模、建設(shè)地點(diǎn)的能源條件、結(jié)構(gòu)、價(jià)格及其國(guó)家相關(guān)政策規(guī)定來(lái)決定。按照《珠海市大氣環(huán)境質(zhì)量提升計(jì)劃》要求：自2014年起，賓館酒店行業(yè)全面推廣選用空氣能熱水器等高效率能源運(yùn)用設(shè)備，充分運(yùn)用中央空調(diào)余熱和集中供暖工程取代鍋爐，新建項(xiàng)目不可以選用鍋爐供應(yīng)熱水。這一個(gè)政策源于對(duì)環(huán)境保護(hù)，對(duì)大氣有產(chǎn)生較大污染的鍋爐禁止選用。針對(duì)酒店賓館這類對(duì)環(huán)境舒適度要求較高的場(chǎng)合，冬天需要采暖，在鍋爐禁止選用的情況下，一般選用風(fēng)冷熱泵來(lái)取代鍋爐制暖。風(fēng)冷熱泵能效較低，尤其是室外溫度較低時(shí)，制暖性能下降較大，冬天的采暖需要尋求一種較為高效率經(jīng)濟(jì)的制暖系統(tǒng)。

1.工程概況

本項(xiàng)目處在位于廣東省珠海市香洲區(qū)情侶中路，是一家集住宿、餐飲、商務(wù)、會(huì)議、旅游等服務(wù)為一體的豪華五星級(jí)商務(wù)及度假型酒店。

2負(fù)荷計(jì)算

選用專業(yè)軟件對(duì)酒店房間進(jìn)行逐時(shí)負(fù)荷計(jì)算，結(jié)果如表3：

3冷熱源方案

3.1水源熱泵耦合冷卻塔系統(tǒng)冬天采暖可行性分析在一般的集中空調(diào)系統(tǒng)中，冷卻塔為夏天制冷主機(jī)冷凝器提供冷卻水系統(tǒng)散熱設(shè)備，基本原理是冷卻水與空氣直接接觸，運(yùn)用空氣濕球溫度比較低的特點(diǎn)，跟高溫冷卻水進(jìn)行充分的熱交換，從而對(duì)水進(jìn)行冷卻。冬天，冷卻塔的進(jìn)水溫度小于空氣溫度，則空氣中的熱量就會(huì)被水吸收，從而使水溫升高。冬天，水是吸收空氣的熱溫來(lái)獲得熱量。夏天，水的散熱量跟冷卻塔的進(jìn)出口風(fēng)量的焓差有關(guān)，故相同的換熱量，冬天需要的換熱面積比夏天大。

按照表1可以知道珠海地區(qū)冬天戶外空調(diào)計(jì)算溫度為6℃，相對(duì)濕度72%。查近年來(lái)氣象參數(shù)，冬天小于10℃的天數(shù)平均為10天，小于5℃的天數(shù)平均為1.5天，需要采暖的月份為1月、2月、12月，平均溫度為14.4℃。空氣源熱泵主機(jī)制熱工況下蒸發(fā)器的出口溫度為3～8℃的冷水，冬天戶外空調(diào)計(jì)算溫度為6℃，冷卻塔出水溫度溫度為4.5℃，空氣源熱泵的防凍溫度為3℃，蒸發(fā)器的溫差為1.5℃，系統(tǒng)可正常運(yùn)行。

依據(jù)生產(chǎn)廠家提供的主機(jī)樣本，水源熱泵蒸發(fā)器出水溫度降低時(shí)，其制熱效率會(huì)降低，其供熱性能指標(biāo)修正參數(shù)詳圖1。在環(huán)境溫度降低比較大時(shí)，風(fēng)冷熱泵的能效也會(huì)降低。在設(shè)計(jì)溫度為6℃時(shí)，同樣供熱量狀況下，水源熱泵的制暖COP為4.9，水源熱泵取熱側(cè)需聯(lián)合冷卻塔及水泵共同運(yùn)行，綜合制暖性能SCOP為4.2。風(fēng)冷熱泵的制暖COP為3.25，兩者相比，水源熱泵制暖能效更高，更節(jié)能。與風(fēng)冷熱泵制暖系統(tǒng)相比，水源熱泵耦合冷卻塔系統(tǒng)供暖在初投資及節(jié)能方面更具優(yōu)勢(shì)，在冬天室外計(jì)算溫度超過(guò)5.5℃的地區(qū)，且無(wú)法采用鍋爐供暖的狀況下，可推廣運(yùn)用。

圖1某品牌水源空氣源熱泵制暖性能指標(biāo)修正系數(shù)

3.2水源熱泵耦合冷卻塔系統(tǒng)設(shè)備選型

本項(xiàng)目空調(diào)設(shè)計(jì)冷負(fù)荷4149kW，熱負(fù)荷為1482kW，依據(jù)熱負(fù)荷選用水源空氣源熱泵一臺(tái)，水冷螺桿機(jī)2臺(tái)，一一對(duì)應(yīng)配備相應(yīng)的冷卻塔和冷卻水泵，具體設(shè)備參數(shù)詳表4，系統(tǒng)流程圖詳圖2，制冷制暖工作狀況的運(yùn)行利用閥門(mén)的切換來(lái)實(shí)現(xiàn).

3.3水源熱泵耦合冷卻塔系統(tǒng)運(yùn)行控制

夏季制冷工作狀況：打開(kāi)閥門(mén)組1，關(guān)掉閥門(mén)組2，水源空氣源熱泵關(guān)掉閥門(mén)組3，打開(kāi)閥門(mén)組4，三臺(tái)制冷主機(jī)依據(jù)供回水溫差來(lái)確定主機(jī)的開(kāi)啟臺(tái)數(shù)，部分負(fù)荷下優(yōu)先開(kāi)啟螺桿式冷水機(jī)組制冷。冷卻塔對(duì)應(yīng)主機(jī)開(kāi)啟，冷卻水供回水溫度為30℃/35℃。

冬天制冷供熱工作狀況：當(dāng)環(huán)境溫度超過(guò)10℃時(shí)，閥門(mén)組1關(guān)掉，閥門(mén)組2打開(kāi)，水源空氣源熱泵打開(kāi)閥門(mén)組3，關(guān)掉閥門(mén)組4，空氣源熱泵供暖，其中一臺(tái)螺桿式冷水機(jī)組制冷。冷卻水系統(tǒng)供回水管上設(shè)置旁通管及電動(dòng)旁通調(diào)節(jié)閥，冷卻塔出水溫度小于24℃時(shí)，開(kāi)啟電動(dòng)旁通閥，且連鎖關(guān)掉冷卻塔風(fēng)機(jī)。冷卻塔出水溫度超過(guò)30℃，關(guān)掉電動(dòng)旁通閥，并連鎖打開(kāi)冷卻塔風(fēng)機(jī)。

冬天供熱工作狀況：當(dāng)環(huán)境溫度小于10℃時(shí)，閥門(mén)組1關(guān)掉，閥門(mén)組2打開(kāi)，水源空氣源熱泵打開(kāi)閥門(mén)組3，關(guān)掉閥門(mén)組4，螺桿式冷水機(jī)組關(guān)掉，開(kāi)啟兩臺(tái)冷卻塔，兩臺(tái)冷卻水泵運(yùn)行。

4冷卻水系統(tǒng)防凍

空氣源熱泵在制暖工作狀況下會(huì)有一個(gè)防凍保護(hù)溫度，一般設(shè)置在2～4℃。當(dāng)空氣源熱泵蒸發(fā)器出水溫度達(dá)到防凍保護(hù)溫度時(shí)，空氣能熱泵機(jī)組就是自動(dòng)關(guān)機(jī)保護(hù)。設(shè)置防凍保護(hù)溫度為3℃，則蒸發(fā)器入口最低溫度設(shè)置在4℃，充分考慮冷卻塔吸熱利用顯熱傳熱，冷卻塔出水溫度跟環(huán)境溫度溫差為1.5℃，則當(dāng)環(huán)境溫度低于5.5℃時(shí)，需要啟動(dòng)冷卻水防凍措施。常用的防凍措施有：1）集水盤(pán)內(nèi)增設(shè)防凍電加熱裝置，冷卻水管隔熱層內(nèi)增設(shè)電加熱設(shè)備[4]。當(dāng)冷卻塔出水溫度小于4℃時(shí)，運(yùn)行集水盤(pán)的電加熱裝置及隔熱層內(nèi)的電加熱設(shè)備。

2）在冷缺水系統(tǒng)中加入防凍液，降低冰點(diǎn)溫度。常見(jiàn)的防凍液有乙二醇溶液、鹽水。

本項(xiàng)目所處的珠海地區(qū)冬季環(huán)境溫度小于5℃的天數(shù)平均為1.5天，需要采取防凍措施時(shí)間不長(zhǎng)。加入防凍液，防凍液對(duì)主機(jī)、冷卻塔、管材有特殊要求，且冷卻水系統(tǒng)跟冷水機(jī)組合用，對(duì)冷水機(jī)組有腐蝕危險(xiǎn)，系統(tǒng)同時(shí)達(dá)到供冷供熱聯(lián)合運(yùn)行需要較大的經(jīng)濟(jì)成本，故采用第1種防凍措施就可以達(dá)到系統(tǒng)安全運(yùn)行要求。

5結(jié)論

在珠海地區(qū)，冬季室外溫度較高，溫度小于5℃的時(shí)間較短，運(yùn)用水源熱泵耦合冷卻塔系統(tǒng)供暖在節(jié)能和初投資這兩方面均優(yōu)于風(fēng)冷熱泵+水冷冷水機(jī)組系統(tǒng)。特別是處于環(huán)境保護(hù)區(qū)的建筑，鍋爐被限制使用，水源熱泵耦合冷卻塔系統(tǒng)提供另外一種有效的冷熱源設(shè)計(jì)方案，還可以為同行從業(yè)者提供參考借鑒。