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1、空调冷热源,一、空调用冷源设备 二、空调用热源设备 三、冷热源设备的性能指标 四、冷热源选择的一般规定,建筑能耗占我国能源总消耗的比例已达27.6%，在建筑能耗中，暖通空调系统和生活热水系统耗能比例接近60%。公共建筑中，冷热源的能耗占空调系统能耗40%以上。 当前各种机组、设备类型繁多，电制冷机组、溴化锂吸收式机组及蓄冷蓄热设备等各具特色，地源热泵、水源热泵、蒸发冷却等利用可再生能源或天然冷源的技术应用广泛。由于使用这些机组和设备时会受到能源、环境、工程状况使用时间及要求等多种因素的影响和制约，因此应客观全面地对冷热源方案进行经济技术分析比较，以可持续发展的思路确定合理的冷热源方案。,一、空
2、调用冷源设备,1. 活塞式冷水机组 活塞式制冷压缩机是最早问世的压缩机，几乎和机械制冷方法同时出现，在100多年的使用中，得到了广泛发展和深入研究，直到目前为止，虽然受到其他新型压缩机的挑战，但其产量和使用范围在各类压缩机中仍占有一定地位。而活塞式冷水机组也是在民用建筑空调制冷中采用时间最长、使用最多的一种机组。,活塞式冷水机组属于容积式制冷压缩式机组，通过往复运动过程中气缸容积的变化来达到对制冷剂进行压缩的目的。 普通活塞式冷水机组的单机容量一般在580kW以下。近年来，通过采用多台压缩机联合运行的方式(又称为多机头机组)活塞式冷水机组容量又可不断增加，机组总制冷量可达1500kW以上。活塞
3、式冷水机组的制冷效率较其他电动型机组低，根据国家标准GB/T18430.1-2001中，制冷量大于116KW的水冷式机组的性能系数(COP),规定不低于3.6，风冷式机组不应低于2.57。活塞式冷水机组的能量调节通过调节压缩机台数或者依靠压缩机气缸的上载或卸载来完成。,活塞式冷水机组的主要优点为: 1)用材为普通金属，结构紧凑，加工容易， 造价低; 2)活塞式制冷压缩机出现最早，使用较广泛; 3)运行管理经验成熟，运行可靠，使用方便; 4)制冷系统装置简单，设备运行安全、可靠、经济。,活塞式冷水机组的主要缺点为： 1)往复运动惯性力大，转速不能太高，振动较大; 2)单机容量不宜过大; 3)当单
4、机头机组不变转速时，只能通过改变工作气缸数来实现跳跃式的分级调节，部分负荷下的调节特性较差; 4)单位制冷量的能耗指标过大，COP相对离心式、螺杆式冷水机组低。,2. 离心式冷水机组,离心式冷水机组是目前大、中型民用建筑集中空调系统中应用最广泛的一种机组，尤其是制冷量在1000kW以上时，设计中宜选用离心式机组，其效率高于螺杆机。国家标准GB/718430.0-2001中规定，离心式水冷机组的制冷量大于1163kW时，其COP不应低于4.7，是螺杆机效率的1.2倍以上。,离心式制冷压缩机属速度型压缩机，其工作原理与容积式制冷压缩机不同，它是利用叶轮高速旋转时产生的离心力来压缩和输送气体。当带叶
5、片的转子转动时，叶片带动气体运动，把功传递给气体，使气体获得动能。制冷剂蒸汽由轴向吸入，沿半径方向甩出，故称之为离心式制冷压缩机。,其主要优点是: 1)单机制冷量大，制冷系数高; 2)结构紧凑，重量轻、尺寸小，因而占地面积小； 3)运行可靠、操作方便、维护费用低； 4)容量调节方便，目前大多数厂家都采用的是进口导叶调节方式，容量控制范围在30%-100%之间; 5)易于实现多级压缩和节流，达到同一台制冷机多种蒸发温度的操作运行; 6)无往复运行部件，平衡性好，运行平稳、振动小、噪音低，运行时制冷剂不混有润滑油，因此蒸发器和冷凝器的传热效果好; 7)机组的自动化程度高，制冷量的调节范围广，且可连
6、续无级调节。,其主要缺点是: 1)制冷量不宜过小，如果负荷太低(小于20%左右)或冷凝压力太高，会发生“喘振”现象，这是离心式压缩机的致命软肋; 2)不宜采用较高的冷凝压力; 3)变工况适应性不强; 4)离心式制冷压缩机的转速高，需通过增速齿轮来驱动，所以对材质、加工精度和制造质量均要求比较严格。,3. 螺杆式冷水机组,螺杆式冷水机组由于采用螺杆式压缩机而得名，目前，螺杆式冷水机组在我国制冷空调领域得到了越来越广泛的应用，其典型制冷量范围为700-1000kW，一般应用于中型制冷量范围.国家标准GB/T 18430.0-2001中规定了螺杆式冷水机组在名义工况时的制冷性能系数。如水冷式机组，制
7、冷量大于230kW时，其COP不应低于3.85。一般来说,螺杆式冷水机组的制冷效率比活塞式冷水机组的效率要高。,螺杆式压缩机是一种回转容积式压缩机，它是依靠容积的改变来压缩气体的。在压缩机的汽缸内部平行的配置这一对阴阳转子。阳转子的齿峰周期性的侵入阴转子的齿槽。并且随着转子的旋转，空间接触不断地向排气端推移，致使转子的基元面积逐渐缩小，基元容积内气体的压力不断提高，达到压缩气体的目的。,虽然螺杆式冷水机组已有多年的发展历史，但作为民用建筑空调中的应用，在我国则是从80年代末才逐渐有发展的。目前运行的螺杆式冷水机组中，大部分是双螺杆式，其使用已经有相当长的一段时间。螺杆式冷水机组的冷量调节是通过
8、它独有的能量调节机构 滑阀来实现无级调节的。通过对滑阀的控制，冷量可以在15%-100%的范围内无级调节。,就压缩气体的原理而言，螺杆式制冷压缩机同属于容积型压缩机，但就其运动形式来看，它又与离心式制冷压缩机类似，转子作高速旋转运动，所以螺杆式制冷压缩机兼具有活塞式和离心式压缩机两者的优点: 1)具有较高转速，可与原动机直联。因此，它的单位制冷量的体积小，重量轻，占地面积小，输气脉动小; 2)没有吸、排气阀和活塞环等易损部件，故结构简单，运行可靠，寿命长; 3)因气缸中喷油，油起到冷却、密封、润滑的作用，因而排气温度低;,4)没有往复运动部件，故不存在不平衡质量惯性力和力矩，对基础要求低，可提
9、高转速; 5)具有强制输气的特点，输入量几乎不受排气压力的影响; 6)没有余隙容积，也不存在吸气阀片及弹簧等阻力，因而容积效率高; 7)输气量调节范围宽，且经济性较好，小流量时也不会出现离心式压缩机那样的“喘振”现象。,螺杆式制冷压缩机其主要缺点有: 1)单机容量比离心式小; 2)转速比离心式低; 3)耗油量大; 4)噪声比离心式高; 5)加工精度要求高; 6)部分负荷下的调节性能较差，特别是在60%以下负荷运行时，COP急剧下降，只适宜在60%-100%负荷范围内运行(指目前国内机组，在部分负荷时其实际功率受其工作压力比的影响)； 7)机组出现故障时，无法在现场维修； 8)由于螺杆的线速度与
10、运行工况有关，当冷凝温度上升时，其绝热效率下降，其运行费用增加。,4. 溴化锂吸收式冷(热)水机组,溴化锂吸收式冷水机组目前的产品分为单效式和双效式两种。单效式利用的是低位热源(0.05-0.3MPa的饱和蒸汽或140/80热水)，因此特别适用于有废热的区域(如一些工厂等)。由于溴化锂溶液浓度太高时容易结晶，因此，单效式机组对热媒温度的限制是不能太高。单效机组的缺点是制冷效率较低，通常其热力系数在0.6-0.7之间。为了更有效地利用热能，提高制冷效率，对于高位热源(如高压蒸汽)，目前通常采用双效式机组，即把发生器分为高压发生器和低压发生器两部分，可避免溴化锂溶液的结晶，提高能源的利用率，其热力
11、系数可达0.95-1.3左右。,按照其驱动能源的不同，又可以分为热水型、蒸汽型以及直燃型。需要说明的是，热水型、蒸汽型溴化锂吸收式冷水机组只能作为冷源使用，而直燃式溴化锂吸收式冷水机组除了用作冷源，也能作为热源。,溴化锂吸收式冷(热)水机组的优点有: 1)以水作为制冷剂，溴化锂溶液作吸收剂，无毒、无味、无臭，对人体无危害，对大气臭氧层无破坏作用; 2)对热源要求不高(蒸汽型/热水型)，一般的低压蒸汽(120kPa以上)或热水(75以上)均能满足要求，特别适用于有废汽、废热水可以利用的化工、冶金和轻工业企业，有利于热源的综合利用; 3)整个装置基本上是换热器的组合体，除泵外，没有其他运动部件，所
12、以振动、噪声都很小，运转平稳，对基建要求不高，可在露天甚至楼顶安装，尤其适用于船舰、医院、宾馆等场合; 4)结构简单，制造方便，同时操作简单、维护保养方便，易实现自动化运行;,5)整个装置处于真空状态下，无爆炸危险; 6)能在10%-100%范围内进行制冷量的自动、无级调节，而且在部分负荷下运行时，机组的热力系数并不明显下降; 7) (直燃型)自备热源，无须另建锅炉房或依赖城市热网，节省占地及热源购置费，(直燃型)采用燃油或燃气，燃烧效率高，燃料消耗少;且制冷主机与燃烧设备一体化，避免了能量的输送损失，提高了能量利用率，(直燃型)具有生产卫生热水的功能，可满足诸如宾馆、高级写字楼或公寓等各类用
13、户要求; 8)可平衡城市煤气与电力的季节耗量，有利于城市季节能源的合理使用。如夏季是城市用电高峰及用气低谷的季节，溴化锂吸收式冷水机组由于用电很少，可以起到削减用电峰值，增加用气量的作用。,其缺点为 : 1)溴化锂溶液对金属，尤其是黑色金属有强烈的腐蚀性，特别在有空气存在的情况下更严重，因此对机器的密封性要求非常严格； 2)溴化锂机组价格较高，机组溶液充灌量大，故初投资较高; 3)由于系统以热能作为补偿，加上溴化锂溶液的吸收过程是放热过程，故对外界的排热量大，通常比蒸气压缩式制冷机大一倍以上，因此冷却水消耗量较大，冷却塔和冷却水系统容量较大; 4)直燃型结构紧凑，体积小;而蒸汽型和热水型机房占
14、地面积大且高度较高，设备也较重；,5)使用寿命比其他冷热水机组短，热效率低; 6)冷量衰减问题，有统计表明，在一般情况下，运行3年以上，吸收式冷热水机组的冷量衰减可达20%; 7)冷却水水质对包括吸收式机组性能的影响比对电制冷机组性能的影响大得多，吸收器内冷却盘管结垢使盘管传热系数降低，从而降低吸收效率和机组的制冷量。根据溴化锂溶液的物理特性，冷凝温度上升1时，溴化锂溶液的放汽范围减少约10%，也就是说冷剂蒸汽流量减少约10%。而对于电力冷水机组，冷凝温度上升1时，空调工况下的机组制冷系数下降约2.5%，即在输入同样功率的情况下机组制冷量下降约2.5%。,5. 空气源热泵,空气源热泵是一种利用
15、环境空气夏季冷却冷凝器、冬季作为蒸发器供热的空调供热、供冷两用设备，它的基本流程就是由常规风冷制冷机加上四通阀作为制冷剂流程转换和控制实现冷凝器和蒸发器的互换。,空气源热泵的性能特点如下: 1)空气是热泵机组取之不尽，随时可利用的冷源(供冷时)与热源(供暖时)。由于其比热容小以及室外侧蒸发器的传热温差小(蒸发温度与空气进风温度差为10左右)，故所需风量较大，机组体积较大。 2)热泵机组供热时，空气流经蒸发器表面被冷却，随着室外空气温度的降低，在蒸发器表面会产生凝露甚至结霜。微量凝露虽可增强传热，但空气的阻力损失增大。随着霜层增厚，热阻和对空气的阻力均增大，因而需要除霜; 3)随着室外空气温度的
16、降低，热泵的效率降低。热泵虽然在室外空气温度低到-10 (乃至-15 )以下仍可运行，但此时制热系数将有很大降低。,空气源热泵的主要优点为: 1)安装在室外，不占用机房面积，省去冷却塔、冷却水泵和冷却水系统，也不需另建锅炉房，节省了土建及建筑空间; 2)冬季供暖，获得的热能是消耗的电能当量的2-3倍，较为节能(相对于电热); 3)结构紧凑，整体性好，安装方便，施工周期短； 4)自控设备完善，管理简单。,空气源热泵的主要缺点为: 1)对冬季室外相对湿度较高且室外气温较低的地区，结霜较为频繁，影响供暖效果; 2)机组多安装在屋顶，噪声较大，需合理控制，避免影响周围居民; 3)室外空气的状态参数随地区和季节的不同而变化，对热泵的容量和制热COP影响很大。,6. 水源热泵机组,水源热泵机组也是一种冷热同源的空调主机。水源热泵技术是利用地球表面浅层水源如地下水、河流和湖泊中吸收的太阳能和地热能而形成的低温低位热能资源，并采用热泵原理，通过少量的高位电能输入，实现低位热能向高位热能转移的一种技术。,地下水水热泵系统原理示意图,在制冷模式时，
