空調冷熱源方案十分多，空調系統的冷熱源應按照建筑物的應用領域、規模、建設地點的能源條件、結構、價格及其國家相關政策規定來決定。按照《珠海市大氣環境質量提升計劃》要求：自2014年起，賓館酒店行業全面推廣選用空氣能熱水器等高效率能源運用設備，充分運用中央空調余熱和集中供暖工程取代鍋爐，新建項目不可以選用鍋爐供應熱水。這一個政策源于對環境保護，對大氣有產生較大污染的鍋爐禁止選用。針對酒店賓館這類對環境舒適度要求較高的場合，冬天需要采暖，在鍋爐禁止選用的情況下，一般選用風冷熱泵來取代鍋爐制暖。風冷熱泵能效較低，尤其是室外溫度較低時，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濟的制暖系統。

1.工程概況

本項目處在位于廣東省珠海市香洲區情侶中路，是一家集住宿、餐飲、商務、會議、旅游等服務為一體的豪華五星級商務及度假型酒店。

2負荷計算

選用專業軟件對酒店房間進行逐時負荷計算，結果如表3：

3冷熱源方案

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

按照表1可以知道珠海地區冬天戶外空調計算溫度為6℃，相對濕度72%。查近年來氣象參數，冬天小于10℃的天數平均為10天，小于5℃的天數平均為1.5天，需要采暖的月份為1月、2月、12月，平均溫度為14.4℃。空氣源熱泵主機制熱工況下蒸發器的出口溫度為3～8℃的冷水，冬天戶外空調計算溫度為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℃，蒸發器的溫差為1.5℃，系統可正常運行。

依據生產廠家提供的主機樣本，水源熱泵蒸發器出水溫度降低時，其制熱效率會降低，其供熱性能指標修正參數詳圖1。在環境溫度降低比較大時，風冷熱泵的能效也會降低。在設計溫度為6℃時，同樣供熱量狀況下，水源熱泵的制暖COP為4.9，水源熱泵取熱側需聯合冷卻塔及水泵共同運行，綜合制暖性能SCOP為4.2。風冷熱泵的制暖COP為3.25，兩者相比，水源熱泵制暖能效更高，更節能。與風冷熱泵制暖系統相比，水源熱泵耦合冷卻塔系統供暖在初投資及節能方面更具優勢，在冬天室外計算溫度超過5.5℃的地區，且無法采用鍋爐供暖的狀況下，可推廣運用。

圖1某品牌水源空氣源熱泵制暖性能指標修正系數

3.2水源熱泵耦合冷卻塔系統設備選型

本項目空調設計冷負荷4149kW，熱負荷為1482kW，依據熱負荷選用水源空氣源熱泵一臺，水冷螺桿機2臺，一一對應配備相應的冷卻塔和冷卻水泵，具體設備參數詳表4，系統流程圖詳圖2，制冷制暖工作狀況的運行利用閥門的切換來實現.

3.3水源熱泵耦合冷卻塔系統運行控制

夏季制冷工作狀況：打開閥門組1，關掉閥門組2，水源空氣源熱泵關掉閥門組3，打開閥門組4，三臺制冷主機依據供回水溫差來確定主機的開啟臺數，部分負荷下優先開啟螺桿式冷水機組制冷。冷卻塔對應主機開啟，冷卻水供回水溫度為30℃/35℃。

冬天制冷供熱工作狀況：當環境溫度超過10℃時，閥門組1關掉，閥門組2打開，水源空氣源熱泵打開閥門組3，關掉閥門組4，空氣源熱泵供暖，其中一臺螺桿式冷水機組制冷。冷卻水系統供回水管上設置旁通管及電動旁通調節閥，冷卻塔出水溫度小于24℃時，開啟電動旁通閥，且連鎖關掉冷卻塔風機。冷卻塔出水溫度超過30℃，關掉電動旁通閥，并連鎖打開冷卻塔風機。

冬天供熱工作狀況：當環境溫度小于10℃時，閥門組1關掉，閥門組2打開，水源空氣源熱泵打開閥門組3，關掉閥門組4，螺桿式冷水機組關掉，開啟兩臺冷卻塔，兩臺冷卻水泵運行。

4冷卻水系統防凍

空氣源熱泵在制暖工作狀況下會有一個防凍保護溫度，一般設置在2～4℃。當空氣源熱泵蒸發器出水溫度達到防凍保護溫度時，空氣能熱泵機組就是自動關機保護。設置防凍保護溫度為3℃，則蒸發器入口最低溫度設置在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境溫度溫差為1.5℃，則當環境溫度低于5.5℃時，需要啟動冷卻水防凍措施。常用的防凍措施有：1）集水盤內增設防凍電加熱裝置，冷卻水管隔熱層內增設電加熱設備[4]。當冷卻塔出水溫度小于4℃時，運行集水盤的電加熱裝置及隔熱層內的電加熱設備。

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

本項目所處的珠海地區冬季環境溫度小于5℃的天數平均為1.5天，需要采取防凍措施時間不長。加入防凍液，防凍液對主機、冷卻塔、管材有特殊要求，且冷卻水系統跟冷水機組合用，對冷水機組有腐蝕危險，系統同時達到供冷供熱聯合運行需要較大的經濟成本，故采用第1種防凍措施就可以達到系統安全運行要求。

5結論

在珠海地區，冬季室外溫度較高，溫度小于5℃的時間較短，運用水源熱泵耦合冷卻塔系統供暖在節能和初投資這兩方面均優于風冷熱泵+水冷冷水機組系統。特別是處于環境保護區的建筑，鍋爐被限制使用，水源熱泵耦合冷卻塔系統提供另外一種有效的冷熱源設計方案，還可以為同行從業者提供參考借鑒。