空调系统方案分析

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1、空调系统方案分析,余庆利,中煤科工集团重庆设计研究院有限公司,二O一五年三月三十一日,目 录,2,分散式空调系统 集中空调系统,3,分散式空调系统,4,冷热源设备、空气处理及其输送设备组合一体，而形成的一体化设备；工程上只需要进行相对简单的组合安装就可投入使用的空调系统,1.1 分散式空调系统,分体式空调机 单元式空调器 窗式空调器 多联式空调（热泵）机组,5,集中式空调系统,6,1.2 集中空调系统,满足送风要求的空气送至各空气调节区域， 负担室内的冷热负荷。,7,影响空调方案选择的因素 确定冷热源系统方案的原则 确定空调系统方案的依据 空调系统方案比较,8,影响空调方案选择的因素,9,空调

2、方案选择的因素： 主要由建筑物自身的特征确定,10,建筑物外立面设计的要求等,建筑物功能、使用时间,建筑物设计规模,项目业主的需求,2.1 影响空调方案选择的因素,11,大型商业,体育场馆,2.1 影响空调方案选择的因素,12,住宅、沿街商业,2.1 影响空调方案选择的因素,13,办公大楼,2.1 影响空调方案选择的因素,普通办公场所 普通住宅 学校教学楼、学生宿舍 以分零出售、出租为主的沿街商业门面 对室内外装饰装修要求不高的建筑,14,2.1 影响空调方案选择的因素,确定冷热源系统方案的原则,15,空调方案选择的重点： 1、空调系统中最重要的设备之一的冷热源的确定。 2、末端系统方式的确定

3、。 选择依据包括： 1.系统自身的要求（建筑物规模、使用特征）。 2.项目所在地区的能源结构、价格、政策导向、环境保护等。 是一个技术、经济的综合比较过程。 也是一个初投资和运行管理费用的综合比较过程。,16,2.2 确定冷热源系统方案的原则,（一）基本原则 热源优先采用城市、区域供热或工厂余热。 具有充足天然气供应的地区，尤其是实行分季计价、价格低廉的地区，宜推广应用分布式冷热电联供和燃气空调技术。均衡电力、天然气的负荷峰谷，提高能源的综合利用率，改善环境质量。 电力供应充足的地区，可采用电动压缩式冷水机组供冷，燃煤、燃油锅炉供热。,17,2.2 确定冷热源系统方案的原则,在峰谷电价差较大的

4、地区，利用低谷电价时段蓄冷（热）有显著经济效益时，可采用蓄冷（热）系统供冷（热）。 当有天然水资源或工业废水、污水处理厂等排出的再生水资源可利用，且水温适宜时，可采用水源热泵冷（热）水机组供冷、供热。采用此系统时，水源的利用和排放需获得主管部门的核准，以保护环境。,18,2.2 确定冷热源系统方案的原则,夏热冬冷地区、干旱缺水地区的中、小型建筑，可采用空气源热泵或地下埋管式地源热泵冷（热）水机组供冷、供热。 各区域负荷特性相差较大，全年需要空调且常年有稳定的大量余热，并需长时间同时供冷和供热的建筑物，经技术经济比较认为合理时，宜采用水环热泵空调系统供冷和供热。,19,2.2 确定冷热源系统方案

5、的原则,具备多种能源（热、电、燃气）的大型建筑，可采用复合能源供冷、供热；在影响能源价格因素较多、很难确定利用某种能源最经济时，配置不同能源的机组常是最稳妥的方案。 需设置商业或公共建筑群，有条件时宜采用热、电、冷联产系统或集中供冷、供热站。,20,2.2 确定冷热源系统方案的原则,（二）各类能源的特点 空调冷（热）水机组使用的能源主要有电、蒸汽燃油、燃气与高温热水 1. 电力： 目前空调冷热水机组的绝大部分是使用电能，电动型机组在我国空调机型中占70%以上的份额；电力空调在夏季是城市电力负荷峰值的主要成因。 特点：清洁、高品味能源，使用方便，机组能效与自动化程度高。,21,2.2 确定冷热源

6、系统方案的原则,（二）各类能源的特点 2.蒸汽： 制冷主要是蒸汽型溴化锂吸收式机组、集中式空调热水系统的热源. 3.燃油与燃气： 主要用于直燃型溴化锂吸收式机组。 4.热水： 主要是指热网提供的高温热水，热水型溴化锂吸收式冷水机组因能效比比蒸汽型、直燃型还低，很少使用。,22,2.2 确定冷热源系统方案的原则,（三）确定的步骤 熟悉建筑的方案，设计任务书中对暖通空调的要求，对照有关政策及设计规范，确定设计标准。 根据任务书、已定设计标准及建筑形式估算出建筑物的冷、热负荷，按照具体建筑方案及对室内环境的温、湿度要求，本着适用、经济的原则进行初步方案比较，确定设计方案。 如有需要，在初设阶段应结合

7、本地能源价格及能源政策，综合初投资、运行成本等问题，对空调系统设置提出两个以上的方案比较，确保方案的经济合理、技术进步。,23,2.2 确定冷热源系统方案的原则,具体步骤为： 1.冷热源的选择考虑 (1) 工程的能源条件: 能源政策、能源的价格、能源供应的可靠性。 以电能为例，不同行业、不同时段的电价不同。由于电动机组的容量占大楼变压器容量的比例很大，故机组是否运行与如何运行，影响变压器的效率，电力部门对电力利用的好差有各种奖惩措施。（夏季制冷用电动水冷机组一般配单独的变压器，非运行季节报停以节约费用）,24,2.2 确定冷热源系统方案的原则,大量电力驱动空调的使用是导致高峰期电力超负荷的主要

8、原因之一。同时由于空调负荷分布极不均衡、 全年工作时间短、平均负荷率低，如果为满足高峰期电力需求大规模建设电厂，将会导致发输配电设备的利用率低、电网的技术和经济指标差、供电的成本提高。,25,2.2 确定冷热源系统方案的原则,燃气也与电力一样都存在峰谷差的难题。 发展燃气空调和楼宇冷热电三联供可降低电网夏季高峰负荷，填补夏季燃气的低谷，同时降低电力和燃气的峰谷差，平衡能源利用负荷，实现资源的优化配置，是科学合理地利用能源的双赢措施。,26,2.2 确定冷热源系统方案的原则,(2)环境保护 主要是指机组使用时对环境的影响，包括内环境和外环境。 如对大气臭氧层的破坏，噪声对室内、外环境的影响等等。

9、（项目立项时的可行性研究报告中环评一章中就有设备噪声对环境的影响，如屋顶放置的冷却塔、风冷热泵机组等对周围环境的影响）,27,2.2 确定冷热源系统方案的原则,2.机组的配置 系统负荷的特点： 不同性质、不同类别的工程的负荷特点不同。 酒店建筑的最大负荷一般出现在傍晚或晚上,办公建筑的室内负荷相对 比较稳定，体育馆、剧院等的负荷则更为集中。 机组的配置要求： 不但能满足最大负荷的需要，而且始终能与部分负荷相匹配，让机组在较高的效率下运行。,28,2.2 确定冷热源系统方案的原则,机组的台数与单机容量： 为了保证系统可靠地运行以及适应空调负荷的变化，机组宜配置多台。 在选择多台机组时，单机容量是

10、否需相同，主要是根据系统负荷的情况，尤其是最小负荷值来确定，以利于系统稳定而经济地运行。,29,2.2 确定冷热源系统方案的原则,空调系统方案确定的依据,30,（一）项目所在地的能源供应状况 能源价格（电、燃气、水的价格）在有多种能源可选择的情况下，以此作为运行费用比较计算的依据，进行初投资和运行费用的比较，为后面的设备选择作方向性的指引。 （二）空调负荷的大小及设备运行时间、时段 主要与建筑物的功能业态、建设规模有关。,31,2.3 空调系统方案确定的依据,空调系统方案比较,32,2.4 空调系统方案比较,33,1、水冷式冷水机组（电）常压热水机组（天然气、油） 该种方案夏季制冷能源为电、冬

11、季供热用天然气或油。 系统技术成熟、使用可靠。 可选用离心式冷水机组或螺杆式冷水机组。 螺杆式冷水机组体积较小、占地面积较少，制冷量调节方便，可在25%-100%之间分级调节，部分厂家可实现无级调节，操作运行简单、方便，但机组运动部件较多，损坏机率较高，适用于中低制冷量的范围。,34,离心式冷水机组能效比高，体积较小、占地面积较小，冷量可实现无级调节，但在低负荷时易出现喘振现象，适用于中高制冷量的范围。 需分别设置制冷机房和热水机房，热水机房需设置在负一层，以利用泄爆，制冷机房可以设置在负二层及其以下，以节约结构成本；室外需设冷却塔，投资成本较低，配电量大，电价高时运行成本较高。,2.4 空调

12、系统方案比较,35,2、（模块式）风冷热泵冷热水机组（电） 该种方案冬夏季能源均为电，一机两用，夏季制冷，冬季制热。机组冷量调节方便，运行管理简单，省去冷却塔及冷却水系统。风冷式冷热水机组能效比要低于水冷式冷水机组，主机设置在屋顶或室外。 无需设置制冷机房，设备投资成本高，配电量和运行费用高于方案1，夏季室外温度不宜过高，冬季室外温度不能过低，否则将影响机组效率，甚至不能运行。 适合于环境温度适宜，有条件放置室外机的中小型酒店。,2.4 空调系统方案比较,36,3、直燃型溴化锂吸收式冷热水机组（天然气、油） 该种方案冬夏季能源均为天然气（或油），一机两用，夏季制冷，冬季制热；有的厂家还可提供生

13、活热水（一机三用）；直燃机转动部件少、运转平稳安全，噪声小、耗电量低、操作运行简单；但机组体积大、技术要求高，内部要求保持真空状态，否则机组效率会有比较大的衰减。 机房总面积小于 方案 1，但需设置在负一层。 需考虑机房泄爆及高温烟气的排放，冷却塔冷却水量大于一般电制冷（散热量约为制冷量的1.9倍），配电量低，在天然气价低的地区，运行费用低。,2.4 空调系统方案比较,37,4、水、地源热泵中央空调系统（电）,2.4 空调系统方案比较,水、地源热泵系统是一种高效、节能、环保的绿色空调系统。该系统以水、地热作为空调系统的低位冷热源。 在空调系统的使用过程中，无冷却塔，可以减少冷却塔的运行能耗，同

14、时，消除了冷却塔使用过程中对环境的影响，冷却塔在使用过程中有大量的循环水水蒸汽排放，同时又必须定时对废水进行排放。在冬季，如利用锅炉为建筑供热，锅炉在使用过程中要排放废气，对环境造成伤害。,38,地源热泵系统的供热供冷效率高，能耗较传统的供冷和供热方案低，可以大大降低运行费用，根据工程的实际情况，较常规冷热源系统，运行费可节约1530。 目前全国在大力推广水、地源热泵空调系统，可以争取到政府政策支持和补贴（可再生能源建筑应用示范）。 无需设置冷却塔，系统投资成本高，但政府有补贴的情况下可能会低于常规空调，配电量和运行费用低于系统 1。,2.4 空调系统方案比较,4、水、地源热泵中央空调系统（电

15、）,39,需注意水源热泵需要温度适宜、稳定的水资源（江水、湖水、地下水或污水），地埋管需要较大的室外环境用于打孔，且需主要能量平衡（具体为释热量和取热量要达到平衡，满足长期使用要求）。 重庆地区由于是夏热冬冷地区，夏季冷负荷远大于冬季热负荷（1-3倍），不适合采用地源热泵系统。 采用本方案前应由甲方先委托相关单位进行可再生能源利用的可行性研究，收到可研报告方可进行下一步的设计。,2.4 空调系统方案比较,4、水、地源热泵中央空调系统（电）,40,该系统将传统中央空调和家用空调两种形式有机地结合起来，它是由中央冷却水系统连接多台水冷整体（分离)式并自带冷源的空调机组成的空调系统，在用户侧的实质是

16、水冷热泵机组，水环系统内是用水作为媒介，用户侧的热泵机组是氟系统。 水环系统的冷却部分要依靠冷却塔。 辅助加热要依靠锅炉。 水环的动力输送需要水泵。,2.4 空调系统方案比较,5、水环热泵中央空调系统（电）,41,工程投资少，价廉物美。 冷却水管不需保温，省去了冷冻机及冷冻水泵的设计、安装及调试，缩短设计周期，安装工程量下降。 空调机整机均置于吊顶内，不占用地面空间。无需专职人员值班，减少了管理费用。,2.4 空调系统方案比较,5、水环热泵中央空调系统（电） 系统具有如下优点：,42,空调机可单独开停，一年四季（如在过渡季节：春夏或秋冬交替时）在不同的房间按使用者需要同时实现供暖或供冷，提高了空调使用的灵活性和舒适性，但冬季采暖需用燃气热水机组补充小量热水。 能量计费方便，可根据不同用户实现分户计量。,2.4 空调系统方案比较,5、水环热泵中央空调系统（电） 系统具有如下优点：,43,小型的水/空气热泵机组的性能系数低于大型的冷水机组。一般小型的水空气热泵机组制冷能效比EER 在