冷却塔对地源热泵系统的影响

随着中央空调工程的日益发展，地源热泵系统也得到了广泛应用。地源热泵系统利用地底能源，在夏天的时候把热能传入地下，当冬季来临后，进行能源循环利用，形成一种可持续发展利用的能源装置。但大多数区域都做不到能量的均衡循环使用。对于冷源要求过多的工程里，夏天的冷源需求量远多于冬季热源的需求量，*后造成夏天通过管道向地底释放的热源大于冬天需要的热量，时间久了肯定会影响地埋管道周围的温度，*后地源热泵系统的 COP 逐渐降低，整个系统的能效也逐渐降低。因此，采用地源热泵系统中增设冷却塔散热，有效的解决了其土壤热平衡的缺陷，并且可以减少地埋管的埋设深度，节约成本。

1. 地源热泵系统的介绍

地源热泵系统是利用地底内土壤和地下水的温度相对恒定的原理，将建筑物周围的土壤内深埋管路系统，通过水循环，为建筑物提供冷热源，实现热交换的一种水冷技术。地源热泵系统采用了与众不同的热交换方式，因此也具有诸多锅炉或者普通中央空调系统所不具有的特点：

①地源热泵系统是通过使用水泵运动达成水循环，*后形成热交换的。只需要电力供应，不会产生污染，绿色无污染，保护环境。②与普通中央空调系统相比，地源热泵系统冷热源只需循环泵运动，耗电量大大的降低，高效节能。③可以同时做到供暖、制冷，满足不同需求。④系统智能操控，使用寿命长。渐渐成为现代工程中央空调系统中的主流。

地源热泵系统初投资成本相对较高，主要问题在于钻井费用较高。采用冷却塔可有效的解决成本相对较高的问题。将地源热泵与冷却塔联合使用作为冷热源的系统，对于冷源需求大而热源需求相对较少的区域，夏季可配备冷却塔与地源热泵联合使用，而冬季只使用地源热泵。提高了能效，降低了成本。冷却塔对地源热泵系统形成了巨大的影响。由于冷却塔种类繁多，不同冷却塔在中央空调工程中的应用效果及影响各不相同，地源热泵系统的能效与冷却塔的不同选型相关。

2. 闭式冷却塔和开式冷却塔对地源热泵系统的影响

闭式冷却塔是由外循环和内循环组成。无需填料，紫铜管表冷器是其核心部位，设备与内循环对接，形成封闭的循环系统(介质为软水)。为设备进行冷却，将设备中的热量带出到冷却机组。而外循环是在冷却塔中，为塔本身进行降温。与内循环水相互不接触，经过冷却塔的紫铜管表冷器完成散热、换热工作。根据进塔水温自动设置冷却塔工况。闭式冷却塔被冷却介质由于不与空气接触，不会产生藻类或者盐类的结晶，且被冷却介质在密闭管道中流动，介质一般都是软化水，不会影响被冷却设备的工作效率。

开式冷却塔是通过将循环水以喷雾方式，喷到 PVC 填料上，与空气、水接触，进行换热，然后再由风机带动冷却塔内循环，把热气流带出，从而达到冷却。被冷却介质在塔内不断的循环，当使用时间多长时，其介质会蒸发、浓缩。因此开式冷却塔需要常年补水，并且介质在在与空气长时间接触后， 逐渐会被污染，产生藻类或者盐类等结晶，从而影响其使用性能。如果使用开式冷却塔与地源热泵联合，由于污垢、结晶的存在，很有可能造成冷却水系统的水管堵塞，从而引起事故。而且地源热泵对水质要求较高，如果地源侧管道泄漏，很有可能会污染地下水。通常为了保证水质，一是采用二次水系统，中间加设板式换热器，末端使用开式冷却塔;第二便是使用闭式冷却塔。两者对比，方法一由于增加中间换热器，热交换效率会降低而且系统形式复杂，增设换热器及水泵，系统初期成本增加。另外，占地位置远大于使用闭式冷却塔，因此闭式冷却塔在地源热泵系统中有极大的应用价值。极大地促进了地源热泵系统的工作能效。

3. 冷却塔型号选择对地源热泵系统的影响

不同冷却塔选型的运行状况对地源热泵系统的影响是不同的，冷却塔启动后，势必是增加系统阻力，影响水泵的功耗。研究表明，当选用小容量的冷却塔时，运行时间会增加，进而影响地埋管道的出口水温，影响了机组的能耗。当选用大容量的冷却塔时，冷却塔的运行时间可以缩短，但同时却增加了成本跟冷却塔能耗;在地源热泵空调系统使用冷却塔能有效调节地埋管周围土壤的散热平衡，扩大了地源热泵的使用范围。冷却塔型号对地源热泵系统的能效也具有重要影响。

4. 工程联合应用分析

工程项目概况：某体育馆建筑，建筑类别：多功能甲级体育馆，总建筑面积：27000 ㎡，空调总热负荷：2900kw，空调总冷负荷：3470kw，对风速、温度要求较高。由于夏季总负荷大于冬季总负荷，因此在地源热泵系统中添加冷却塔联合使用，在调节了地下散热的平衡同时，减少了系统的初投资成本。

5. 结论

 (1) 使用冷却塔有效的解决了地源热泵系统土壤热平衡的问题。

 (2) 在地源热泵系统中使用冷却塔散热能够减少系统的初投资成本，随着冷却塔对冷负荷承担的比例的增加，系统的初投资成本会更低。