内容摘要

建筑物空调经济性，主要取决于空调的冷(热)源来源与初投资。冷(热)源来源是否经济决定了空调运行后的节能经济成本。长江流域以南地区冬季大气环境“低温高湿”低品位热源含量高，低品位热源吸收——提升装置热源塔热泵，昼夜运行的年能耗与混合源地源热泵基本持平。应用范围可补偿混合源地源热泵的应用禁区，人口稠密的城市中心区域。热源塔热泵对比混合源地源热泵(岩层埋管)系统，可减少60%的初投资。混合源地源热泵(岩层埋管)系统运行后的节能费用，尚不能抵支付增加的岩层埋管银行贷款年利息，失去了经济性能优势。本文以目前南方地区最常用的混合源地源热泵(地埋管+冷却塔)冷(热)源为例与热源塔热泵冷(热)源进行综合经济分析比较。

关键词：混合式地源热泵、热源塔热泵、低温高湿、潜热

1、热泵供热比酷暑制冷难度大

冬季在中国长江流域以南地区，北方冷空气南下，分别受到云南、川西高原、武夷山和南岭山脉的阻挡滞留，而来自南部的暖湿气流又不断北上与冷空气汇合形成冷暖气流团对峙区，“低温高湿”成为该区域冬季特定的气候条件。2～－5℃的空气温度约10天左右，2～5℃的空气温度约40天左右。“低温高湿”空气中吸收了太阳辐射热能与气候混合调解，蕴藏了无限能量的“低品位”可再生热源。“低温高湿”空气中“潜热”含量高，传统窄带空气源热泵因构造缺陷，过早出现结霜供热性能下降现象。更为严重的是造成压缩机长期处于高压差下运行损坏率高，而辅以高品位电热能及矿物燃料为辅助热源，能耗高污染环境。因此，冬季南方地区供热成为比酷暑制冷还要困难的问题。

进入二十一世纪，美国地源热泵技术进入中国。在北方地区建筑物空调冷(热)负荷需求处于平衡状态下，地源热泵具有良好的制冷效率与供热性能；在南方地区建筑物空调冷(热)负荷需求处于非平衡状态下，地源热泵地下土壤源温度场会因过多的蓄热取热少而升高。郭鹏学暖通采用混合源地源热泵系统可有效地解决地下土壤源温度场的冷(热)平衡问题，建筑物空调冷(热)源来源性能稳定可靠。但由于南方地区建筑物地质条件多处于丘陵山区岩层埋深较浅，即使采用混合式地源热泵冷(热)源(地埋管+冷却塔)系统，减少了地埋管数量，但建设部四川地源热泵示范工程数据，每米井深造价仍为120—200元/米，初投资较高。混合源地源热泵系统与热源塔热泵系统对比，年节能费用尚不能抵支付增加的埋管银行贷款年利息。

寻求廉价的适用于“低温高湿”气候条件的低品位热源吸收——提升装置，将成为行业关注焦点。在美国北部地区土壤源热泵，冬季地下土壤源温度一般都在0℃以下。在中国南方地区2℃以下的天数占供暖期的15% ，持续时间短约10天左右；2℃以上的天数占供暖期85% 以上，持续时间长约40天左右。从“低温高湿”空气中吸收——提升低品位能量的条件，优于美国北部地区土壤源热泵的条件。

热源塔热泵是一种能从“低温高湿”空气中高效吸收——提升低品位热源的装置，2008年热源塔热泵经受住南方五十年一遇的冰冻期考验，室内供暖温度达到30℃。热源塔热泵夏季为高效水冷却制冷机，冬季为高效宽带无霜空气源热泵，综合经济性能指标高，可以祢补混合源地源热泵的应用禁区即城市中心区域建筑物空调，减少采用电热、燃油、燃煤锅炉等高位能供热，带来的高能耗及污染环境问题。

2、混合源地源热泵与热源塔热泵经济对比

以湖南湘西金龙宾馆为例，空调面积12000平方米，制冷量1000KW、供热量750KW，暖通设计方案分别采用混合源地源热泵系统与热源塔热泵系统，进行不同冷(热)源初投资、增加部分的银行贷款年利息、运行能耗与其它直接费用，进行综合性的经济分析对比(系统其它方面配置与初投资基本相同)。

表1，在制冷量1000KW、供热量750KW条件下，混合源地源热泵系统与热源塔热泵系统主机设备容量配置基本相同。热源塔热泵供热性能随环境空气温度衰减后，其供热性能仍可满足南方地区供热需求。

表2，土壤埋管——混合源地源热泵冷(热)源对比热源塔热泵冷(热)源增加初投资28.6万元，年增加银行还贷利息费用3.0万元。

表3，岩层埋管——混合源地源热泵冷(热)源对比热源塔热泵冷(热)源增加初投资120.3万元，年增加银行还贷利息费用12.6万元。

表4，热泵能耗比，混合源地源热泵采用闭式冷却塔为辅助冷源，夏季冷却水温度比热源塔热泵冷却水温度高2℃，冬季热源温度高于热源塔热泵热源温度，全年比热源塔热泵减少运行费用1.18万元。

结语通过对混合源地源热泵与热源塔热泵的综合性的经济分析对比，得出如下结论：

土壤埋管——混合源地源热泵冷(热)源系统，增加初投资28.6万元，年还贷利息3.0万元，节能1.18万元；对比热源塔热泵冷(热)源系统年增加综合费用1.82万元，负债28.6万元。

岩层埋管——混合源地源热泵冷(热)源系统，增加初投资120.3元，年还贷利息12.6万元，节能1.18万元；对比热源塔热泵冷(热)源系统年增加综合费用11.42万元，负债120.3万元。

在类似的情况下，混合源地源热泵冷(热)源系统对比热源塔热泵系统，年节能费用尚不能抵支付增加的埋管银行贷款年利息，就失去了经济性能优势。