空调冷热源方案十分多，空调系统的冷热源应按照建筑物的应用领域、规模、建设地点的能源条件、结构、价格及其国家相关政策规定来决定。按照《珠海市大气环境质量提升计划》要求：自2014年起，宾馆酒店行业全面推广选用空气能热水器等高效率能源运用设备，充分运用中央空调余热和集中供暖工程取代锅炉，新建项目不可以选用锅炉供应热水。这一个政策源于对环境保护，对大气有产生较大污染的锅炉禁止选用。针对酒店宾馆这类对环境舒适度要求较高的场合，冬天需要采暖，在锅炉禁止选用的情况下，一般选用风冷热泵来取代锅炉制暖。风冷热泵能效较低，尤其是室外温度较低时，制暖性能下降较大，冬天的采暖需要寻求一种较为高效率经济的制暖系统。

1.工程概况

本项目处在位于广东省珠海市香洲区情侣中路，是一家集住宿、餐饮、商务、会议、旅游等服务为一体的豪华五星级商务及度假型酒店。

2负荷计算

选用专业软件对酒店房间进行逐时负荷计算，结果如表3：

3冷热源方案

3.1水源热泵耦合冷却塔系统冬天采暖可行性分析在一般的集中空调系统中，冷却塔为夏天制冷主机冷凝器提供冷却水系统散热设备，基本原理是冷却水与空气直接接触，运用空气湿球温度比较低的特点，跟高温冷却水进行充分的热交换，从而对水进行冷却。冬天，冷却塔的进水温度小于空气温度，则空气中的热量就会被水吸收，从而使水温升高。冬天，水是吸收空气的热温来获得热量。夏天，水的散热量跟冷却塔的进出口风量的焓差有关，故相同的换热量，冬天需要的换热面积比夏天大。

按照表1可以知道珠海地区冬天户外空调计算温度为6℃，相对湿度72%。查近年来气象参数，冬天小于10℃的天数平均为10天，小于5℃的天数平均为1.5天，需要采暖的月份为1月、2月、12月，平均温度为14.4℃。空气源热泵主机制热工况下蒸发器的出口温度为3～8℃的冷水，冬天户外空调计算温度为6℃，冷却塔出水温度温度为4.5℃，空气源热泵的防冻温度为3℃，蒸发器的温差为1.5℃，系统可正常运行。

依据生产厂家提供的主机样本，水源热泵蒸发器出水温度降低时，其制热效率会降低，其供热性能指标修正参数详图1。在环境温度降低比较大时，风冷热泵的能效也会降低。在设计温度为6℃时，同样供热量状况下，水源热泵的制暖COP为4.9，水源热泵取热侧需联合冷却塔及水泵共同运行，综合制暖性能SCOP为4.2。风冷热泵的制暖COP为3.25，两者相比，水源热泵制暖能效更高，更节能。与风冷热泵制暖系统相比，水源热泵耦合冷却塔系统供暖在初投资及节能方面更具优势，在冬天室外计算温度超过5.5℃的地区，且无法采用锅炉供暖的状况下，可推广运用。

图1某品牌水源空气源热泵制暖性能指标修正系数

3.2水源热泵耦合冷却塔系统设备选型

本项目空调设计冷负荷4149kW，热负荷为1482kW，依据热负荷选用水源空气源热泵一台，水冷螺杆机2台，一一对应配备相应的冷却塔和冷却水泵，具体设备参数详表4，系统流程图详图2，制冷制暖工作状况的运行利用阀门的切换来实现.

3.3水源热泵耦合冷却塔系统运行控制

夏季制冷工作状况：打开阀门组1，关掉阀门组2，水源空气源热泵关掉阀门组3，打开阀门组4，三台制冷主机依据供回水温差来确定主机的开启台数，部分负荷下优先开启螺杆式冷水机组制冷。冷却塔对应主机开启，冷却水供回水温度为30℃/35℃。

冬天制冷供热工作状况：当环境温度超过10℃时，阀门组1关掉，阀门组2打开，水源空气源热泵打开阀门组3，关掉阀门组4，空气源热泵供暖，其中一台螺杆式冷水机组制冷。冷却水系统供回水管上设置旁通管及电动旁通调节阀，冷却塔出水温度小于24℃时，开启电动旁通阀，且连锁关掉冷却塔风机。冷却塔出水温度超过30℃，关掉电动旁通阀，并连锁打开冷却塔风机。

冬天供热工作状况：当环境温度小于10℃时，阀门组1关掉，阀门组2打开，水源空气源热泵打开阀门组3，关掉阀门组4，螺杆式冷水机组关掉，开启两台冷却塔，两台冷却水泵运行。

4冷却水系统防冻

空气源热泵在制暖工作状况下会有一个防冻保护温度，一般设置在2～4℃。当空气源热泵蒸发器出水温度达到防冻保护温度时，空气能热泵机组就是自动关机保护。设置防冻保护温度为3℃，则蒸发器入口最低温度设置在4℃，充分考虑冷却塔吸热利用显热传热，冷却塔出水温度跟环境温度温差为1.5℃，则当环境温度低于5.5℃时，需要启动冷却水防冻措施。常用的防冻措施有：1）集水盘内增设防冻电加热装置，冷却水管隔热层内增设电加热设备[4]。当冷却塔出水温度小于4℃时，运行集水盘的电加热装置及隔热层内的电加热设备。

2）在冷缺水系统中加入防冻液，降低冰点温度。常见的防冻液有乙二醇溶液、盐水。

本项目所处的珠海地区冬季环境温度小于5℃的天数平均为1.5天，需要采取防冻措施时间不长。加入防冻液，防冻液对主机、冷却塔、管材有特殊要求，且冷却水系统跟冷水机组合用，对冷水机组有腐蚀危险，系统同时达到供冷供热联合运行需要较大的经济成本，故采用第1种防冻措施就可以达到系统安全运行要求。

5结论

在珠海地区，冬季室外温度较高，温度小于5℃的时间较短，运用水源热泵耦合冷却塔系统供暖在节能和初投资这两方面均优于风冷热泵+水冷冷水机组系统。特别是处于环境保护区的建筑，锅炉被限制使用，水源热泵耦合冷却塔系统提供另外一种有效的冷热源设计方案，还可以为同行从业者提供参考借鉴。