冷源系統

冷源系統是給建筑提供冷卻能量的來源，冷源系統的選擇通常要考慮項目的使用性質、特點、氣候條件、環保政策等，可供選擇且技術較為成熟的冷源有如下幾種：

Ａ．空氣源熱泵機組

Ｂ．地源／水源熱泵

Ｃ．水環熱泵

空氣源熱泵系統

空氣源熱泵機組是由壓縮機——換熱器——節流閥一一吸熱器——壓縮機等裝置構成的一個循環系統。在壓縮機的作用下，冷煤在液態和氣態之間不停轉換、在系統內循環流動。制冷介質通過在壓縮機的壓縮，升壓升溫成高溫氣體（溫度高達１０（ＴＣ），隨后進入換熱器與風進行熱量交換，被冷卻并轉化為低溫高壓的液體，經過節流閥，低溫高壓的液體迅速吸熱蒸發再次轉化為氣體，同時溫度２８下降至遠低于周圍空氣的溫度，冷媒通過吸熱器從外界空氣源源不斷地吸收低溫熱量。冷媒如此往復地不斷循環，就實現了把空氣中的低溫熱量轉移至外界的過程。

與制冷量達到數百、甚至數千冷噸制冷量的水冷式冷水機組相比，空氣源熱泵機組的制冷量通常在１００冷噸左右，屬中小型機組，適用于幾百平米至一萬平米的建筑物。

空氣源熱泵機組優點：

（１）空氣源熱泵即可制冷、又可制熱，適用同時具有采暖和制冷需求的場合。

（２）空氣源熱泵機組都是戶外安裝，不需要設置機房，節約了建筑投資。

（３）附屬設備少，一次能源利用率非常高，效率可達９０％，節約了能源消耗。

（４）省去了冷卻塔、冷卻水泵，減少了這部分附加設備的投資。

（５）在西北等缺水地區，采用空氣源熱泵系統可以節省大量的冷卻水。

空氣源熱泵機組缺點：

（１）噪聲大，需要增加額外的降嗓投資。

（２）能效比受室外氣溫影響較大，在夏季、冬季制冷制熱高峰期時綜合能效比較低。

（３）單機制冷量較小，應用于大型建筑時可以通過機組組合增加制冷量但占地面積較大，有時難以尋找合適的安裝空間，限制了它的應用。

空氣源熱泵的應用：

在我國，空氣源熱泵是發展應用增長最為迅速的一種冷熱源設備，目前開發出來的設備已經適用于南到海南島、北到黑龍江的廣大區域。雖然從系統節能和操作運用費用的角度考慮，風冷式冷水機組的冷量輸出較小、制冷效率低，但由于其系統投資少，特別適合于單體面積較小的建筑，從而得到了廣泛的應用。

地源／水源熱泵系統

地源／水源熱泵一種以巖石、土壤、地下水或地表水為低溫熱匯，由水源熱泵機組、地熱能交換系統、建筑物內末端系統組成的供熱空調系統。

通過輸入較少的高品位能源（如電能），地源熱泵通過做功，把陸地淺層土壤或水體里蘊藏的能源實現由低品位熱能向高品位熱能轉移的系統。地源熱泵效率高于空氣源熱泵，空氣源熱泵的制冷性能系數ＣＯＰ通常在３左右，而地源熱泵的ＣＯＰ值則達到４以上，與空氣相比，地表淺層土壤溫度更為穩定，故地源熱泵的平均效率要遠高于空氣源熱泵。地表淺層土壤儲存的能量來源于太陽，本質是在間接利用太陽能，所以把地源熱泵歸屬為可再生能源技術。地源熱泵是利用了埋深距地表在４００米以內的地熱資源作為冷熱源，通過壓縮機把冷熱量自地下往復取出和回饋的供冷供暖空調系統。通常把地表淺層地熱資源稱之為地能，是指地表吸收太陽照射而蘊藏的低位熱能。地表淺層收集了４７％的太陽輻射能量，相當于一個無比巨大的太陽能集熱器，收集的能量達到了人類目前每年利用能量總和的５００多倍。

地源熱泵環境效益顯著。由于取消了鍋爐房、冷卻塔，消除了燃燒燃料造成的對空氣的污染和冷卻塔運行時產生的漂水、滋生細菌污染。完全可以不受限制地建造在居民區內、風景區內。

地源熱泵系統既可供暖、制冷，做到了一機多用，還可加熱生活熱水，一套系統實現了鍋爐加冷水機組兩套系統的功能。地源熱泵機組模塊化設計，可根據冷熱負荷的大小隨意組合，廣泛應用于各種公共建筑。

因為機械運動部件非常少，所以地源熱泵空調系統維護費用低。地源熱泵的換熱部件埋在地下，不受室外的惡劣氣候影響。機組結構緊湊、尺寸可以小型化，節省安裝空間。機組集成了自動化控制系統，做到了無人值守。冬季地源熱泵機組利用土壤或水體溫度為當地的平均氣溫，在夏熱冬冷和夏熱冬暖地區往往可達１２？２２°Ｃ，比當地同期室外環境空氣平均溫度高１０°Ｃ以上，因為制熱循環的蒸發溫度提高了，能效比也相應提高；在夏季時，土壤或水體溫度在１８-３２°Ｃ之間，比環境空氣溫度要低１０°Ｃ以上，因為制冷循環的冷凝溫度降低了１０°Ｃ甚至更多，冷卻效果提升明顯，制冷效率要比風冷式和冷卻塔式好得多，通常可節約３０-４０％的運行費用。

與通過燃燒燃料把內能轉化為熱能的鍋爐（燃油、燃氣）供熱系統相比，鍋爐供熱僅能將大約７０-９０％的燃料內能轉化為熱量供用戶使用，因此地源熱泵要比燃料鍋爐節省約三分之一的能量。由于土壤的溫度全年較為穩定，受室外氣溫影響小，溫度范圍通常在１０-２５°Ｃ之間，與該地的年平均氣溫接近，利用其作為地源熱泵吸熱、散熱熱源載體時，制冷、制熱系數可達４-５，要比傳統的空氣源熱泵高出３０％-４０％，可節省近一半的運行費用。

但地源熱泵的缺點在很大程度上影響了它的推廣和應用，首先，無論采用何種形式，均需要有大面積的、可利用的埋設地面面積，對于市中心的建筑來說，往往無法提供如此多的可利用的面積。如果將地埋管埋在建筑結構基礎的下面，則需要大量的土方開挖、鉆孔及回填，這些費用比較高昂。

水環熱泵系統

是一種以水為換熱載體的熱泵的系統形式。它通過一跟供水干管、一根回水干管組成的封閉的水環路將眾多的的水——空氣熱泵機組并聯起來，一部分工作于制熱工況的機組將系統中的循環水作為吸熱的“熱源”，另一部分工作于制冷工況的機組將系統中的循環水作為放熱的“熱匯”，構成了以回收建筑物內部余熱為主要目的的空調系統。

水環熱泵空調系統首先出現于２０世紀６０年代的美國加利福利亞州，故也稱加利福利亞系統１５３１。日本于２０世紀７０年代后引入，我國則于２０世紀８０年代初嘗試在一些建筑物中進行應用由于其可以回收建筑內部余熱，因此其節能效益和環保效益顯著，從上個世紀９０年代開始，水環源熱泵空調系統在我國開始廣泛應用。

水環熱系空調系統的工作原理：供暖時，以環路中的水為加熱源，房間從水環路吸取熱量；在制冷時，則以水為排熱源，熱量由房間排向水環路。當水環吸熱量小于放熱量時，環路中的水溫度升高，當水溫超過３５°Ｃ時，利用冷卻塔放出熱量；在制熱時，當環路中的水溫度低于１５°Ｃ時，通過輔助熱源向水環路中增加熱量。當系統中一部分熱泵機組向水系統環路中排放熱量時，而另一部分熱泵機組從水系統環路中獲取熱量，當排放的熱量與獲取的熱量基本相等時，此時系統運行效率最高，不需要開啟冷卻塔散熱或輔助熱源加熱，環路中的水溫將維持在１５-３５°Ｃ范圍內。

水環熱泵系統的缺點

（１）噪聲大。機組集成壓縮機、風機于一體，安裝在室內，噪聲大，降噪困難。

（２）新風處理困難。夏季處理新風時負荷太大，除濕能力有欠缺；冬季室外氣溫過低時，容易造成機組停機。

（３）無法利用室外新風免費制冷。通常都為小型機組，直接安裝在空調房間內，無法利用室外新風冷量。

（４）配電容量大。小型機俎的能效比遠小于大型蒸汽壓縮式冷水機組，在同樣制冷量的情況下，小機組總的耗電量大。

在幾種冷熱源系統中，地源／水源熱泵系統把土壤、地表或地下水體作為蓄熱、蓄冷載體，在制冷時將建筑物內的熱量轉移至載體儲存起來，在制熱時再將其提取出來。由于土壤、水體的熱容量大、傳熱效率高，地源熱泵、水源熱泵的能效比空氣源熱泵高４０％左右。在綜合體的冷熱源設計上，為了盡可能利用各種冷熱源的優勢，復合式能源系統是一個合適的解決方法。所謂復合式能源系統就是設計兩種或兩種以上能源系統聯合提供能源。