热源塔液气比优化分析与实验研究

　　空调作为一种高能耗设备，其平均能耗占建筑总能耗比例 50% 左右[1]. 因此加强空调的节能改造和优化设计对于减少建筑能耗有着十分重要的意义. 目前的大中型建筑主要的供冷暖方式为水冷冷水机组供冷 + 锅炉供暖，水冷冷水机组以其技术成熟可靠、效率高、无生态污染和初投资少等特点，成为大中型建筑中应用最为广泛的制冷系统之一.

　　大中型建筑的供暖主要为锅炉供暖和热泵供暖 2 种方式. 由于热泵起到提高能源品位的作用，其供热量高于其自身消耗的能量，因此与直接加热相比，能起到节约能源的作用[2]. 目前热泵主要有空气源热泵和地源热泵 2 种形式.

　　空气源热泵具有兼顾制冷、使用灵活方便、初投资少、所占空间小、无污染等优点，在长江中下游地区得到了广泛使用. 目前对于空气源热泵的研究主要集中在解决其结霜问题和提高其适用范围两个方面. 国内外不少学者对此进行了研究[3-8]，但未能从根本上解决问题. 地源热泵有着高效、节能、舒适等诸多优势，因此得到了广泛的应用，但其能量平衡、地理位置以及初投资高等问题制约了其发展. 文献[9-13]对地源热泵的运行性能及其能量平衡进行了研究，提出了采用辅助能源与地源热泵并联供热的方式，在一定程度上解决了地源热泵能量不足和能量平衡问题.

　　锅炉的一次能源利用率低、空气源热泵需要解决结霜问题以及地源热泵初投资高且受到地理环境的限制. 热源塔则针对这些问题而产生出来. 夏季其作为散热设备使用，而冬季则作为机组低温热量来源，一塔两用，冬夏皆宜，节能降耗. 本文深入地分析了热源塔热泵的工作原理，详细比较了冷却塔夏季运行与热源塔冬季运行时性能的异同. 定义运行循环液体质量流量与空气质量流量的比值为液气比，并基于理论分析和实验重点研究了不同液气比对叉流热源塔换热性能的影响规律，为热源塔的优化设计提供理论依据.

　　1 热源塔热泵的原理与工作过程分析

　　热源塔热泵的工作原理如图 1 所示，其主要包括 2 种运行模式: 冷水机组运行模式和热源塔热泵机组运行模式.

　　如图 1 所示，在供冷模式时，关闭阀 3、阀 4、阀7 和阀 8，打开阀 1、阀 2、阀 5 和阀 6，冷却塔中的冷

　　却水经过泵进入冷凝器，吸收冷凝器中多余的热量，然后流入到冷却塔中，将吸收的热量释放到空气中. 用户吸收来自蒸发器中的冷量，满足室内供冷的需求.

　　在供热模式时，关闭阀 1、阀 2、阀 5 和阀 6，打开阀 3、阀 4、阀 7 和阀 8，热源塔中循环水/溶液流入到蒸发器中，在蒸发器中释放热量后，低温循环水/溶液进入热源塔，吸收空气中的热量，温度升高，从而完成循环. 用户通过阀门 3、阀 4 从冷凝器中吸收热量，满足室内供热需要.