冷卻塔對地源熱泵系統的影響

隨著中央空調工程的日益發展，地源熱泵系統也得到了廣泛應用。地源熱泵系統利用地底能源，在夏天的時候把熱能傳入地下，當冬季來臨后，進行能源循環利用，形成一種可持續發展利用的能源裝置。但大多數區域都做不到能量的均衡循環使用。對于冷源要求過多的工程里，夏天的冷源需求量遠多于冬季熱源的需求量，*后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，時間久了肯定會影響地埋管道周圍的溫度，*后地源熱泵系統的 COP 逐漸降低，整個系統的能效也逐漸降低。因此，采用地源熱泵系統中增設冷卻塔散熱，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深度，節約成本。

1. 地源熱泵系統的介紹

地源熱泵系統是利用地底內土壤和地下水的溫度相對恒定的原理，將建筑物周圍的土壤內深埋管路系統，通過水循環，為建筑物提供冷熱源，實現熱交換的一種水冷技術。地源熱泵系統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系統所不具有的特點：

①地源熱泵系統是通過使用水泵運動達成水循環，*后形成熱交換的。只需要電力供應，不會產生污染，綠色無污染，保護環境。②與普通中央空調系統相比，地源熱泵系統冷熱源只需循環泵運動，耗電量大大的降低，高效節能。③可以同時做到供暖、制冷，滿足不同需求。④系統智能操控，使用壽命長。漸漸成為現代工程中央空調系統中的主流。

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

2. 閉式冷卻塔和開式冷卻塔對地源熱泵系統的影響

閉式冷卻塔是由外循環和內循環組成。無需填料，紫銅管表冷器是其核心部位，設備與內循環對接，形成封閉的循環系統(介質為軟水)。為設備進行冷卻，將設備中的熱量帶出到冷卻機組。而外循環是在冷卻塔中，為塔本身進行降溫。與內循環水相互不接觸，經過冷卻塔的紫銅管表冷器完成散熱、換熱工作。根據進塔水溫自動設置冷卻塔工況。閉式冷卻塔被冷卻介質由于不與空氣接觸，不會產生藻類或者鹽類的結晶，且被冷卻介質在密閉管道中流動，介質一般都是軟化水，不會影響被冷卻設備的工作效率。

開式冷卻塔是通過將循環水以噴霧方式，噴到 PVC 填料上，與空氣、水接觸，進行換熱，然后再由風機帶動冷卻塔內循環，把熱氣流帶出，從而達到冷卻。被冷卻介質在塔內不斷的循環，當使用時間多長時，其介質會蒸發、濃縮。因此開式冷卻塔需要常年補水，并且介質在在與空氣長時間接觸后， 逐漸會被污染，產生藻類或者鹽類等結晶，從而影響其使用性能。如果使用開式冷卻塔與地源熱泵聯合，由于污垢、結晶的存在，很有可能造成冷卻水系統的水管堵塞，從而引起事故。而且地源熱泵對水質要求較高，如果地源側管道泄漏，很有可能會污染地下水。通常為了保證水質，一是采用二次水系統，中間加設板式換熱器，末端使用開式冷卻塔;第二便是使用閉式冷卻塔。兩者對比，方法一由于增加中間換熱器，熱交換效率會降低而且系統形式復雜，增設換熱器及水泵，系統初期成本增加。另外，占地位置遠大于使用閉式冷卻塔，因此閉式冷卻塔在地源熱泵系統中有極大的應用價值。極大地促進了地源熱泵系統的工作能效。

3. 冷卻塔型號選擇對地源熱泵系統的影響

不同冷卻塔選型的運行狀況對地源熱泵系統的影響是不同的，冷卻塔啟動后，勢必是增加系統阻力，影響水泵的功耗。研究表明，當選用小容量的冷卻塔時，運行時間會增加，進而影響地埋管道的出口水溫，影響了機組的能耗。當選用大容量的冷卻塔時，冷卻塔的運行時間可以縮短，但同時卻增加了成本跟冷卻塔能耗;在地源熱泵空調系統使用冷卻塔能有效調節地埋管周圍土壤的散熱平衡，擴大了地源熱泵的使用范圍。冷卻塔型號對地源熱泵系統的能效也具有重要影響。

4. 工程聯合應用分析

工程項目概況：某體育館建筑，建筑類別：多功能甲級體育館，總建筑面積：27000 ㎡，空調總熱負荷：2900kw，空調總冷負荷：3470kw，對風速、溫度要求較高。由于夏季總負荷大于冬季總負荷，因此在地源熱泵系統中添加冷卻塔聯合使用，在調節了地下散熱的平衡同時，減少了系統的初投資成本。

5. 結論

 (1) 使用冷卻塔有效的解決了地源熱泵系統土壤熱平衡的問題。

 (2) 在地源熱泵系統中使用冷卻塔散熱能夠減少系統的初投資成本，隨著冷卻塔對冷負荷承擔的比例的增加，系統的初投資成本會更低。