[精选]第2章冷热源工程

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1、第2章 空调冷热源的选择,1,2.1 空调冷热源的选择原则 作为空调系统中最重要设备之一的冷热源，在工程设计方案阶段就应考虑。冷热源的选择依据不仅包括系统自身的要求，而且还要涉及到所在地区的能源结构、价格、政策导向、环境保护等。,1）热源应优先采用城市、区域供热或工厂余热。 2）在有燃气供应时，尤其是在实行分季计价、价格优廉的地区，可采用燃气锅炉、机组等供冷、供热。 3）若无上述热源和气源时，可采用燃煤、燃油锅炉供热，电动压缩式冷水机组供冷或燃油吸收式机组供冷、供热。 4）根据建筑物全年空调负荷分布规律和制冷机部分负荷下的调节特性系数，合理选择制冷机的机型、台数和调节方式，提高制冷系统在部分负

2、荷下的运行效率，以降低全年总能耗。 5）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。 6）当有天然水等资源可利用时，可采用水源热泵冷（热）水机组供冷、供热。 7）在峰谷电价差较大的地区，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）。 8）在大型的商业或公共建筑群，有条件时宜采用热、电、冷联产系统或集中供冷、供热站。 9）保护大气臭氧层，避免产生温室效应，积极采用HFC以及HCFC类替代制冷剂。,2,冷热水机组的性能系数 制冷性能系数 开启式制冷压缩机的制冷性能系数COP是指某一工况下，制冷压缩机的制冷量与

3、同一工况下制冷压缩机轴功率的比值 封闭式制冷压缩机的制冷性能系数COP是指某一工况下，制冷压缩机的制冷量与同一工况下制冷压缩机的输入功率的比值 2. 制热性能系数 开启式压缩机在热泵循环工作时，其制热性能系数COP是指某一工况下，制冷压缩机的制热量与同一工况下制冷压缩机轴功率的比值 封闭式压缩机在热泵循环工作时，其制热性能系数COP是指某一工况下，制冷压缩机的制热量与同一工况下制冷压缩机轴功率的比值,3,2.2 冷热水机组的主要性能比较 空调工程中常用的冷热水机组的机型有： 往复活塞式冷水机组 螺杆式冷水机组 离心式冷水机组 蒸汽溴化锂双效吸收式冷水机组 直燃型溴化锂双效吸收式冷热水机组 风冷

4、热泵型冷热水机组 机组的应用性能主要包括：制冷量范围、性能系数、调节特点等,2.2.1 活塞式冷水机组 是一种最早用于空调工程中的机型。结构紧凑、占地面积小、操作简单、管理方便等，可为空调系统提供512左右的冷水，适用于负荷比较分散的建筑群以及制冷量小于580kW的中小型空调系统。 单机制冷量 最大制冷量约为1160kW ，为扩大制冷量，一台冷水机组可以选用多台压缩机组装在一起，构成多机头冷水机组。目前，国内最多有配置8台压缩机的机组，机组制冷量达900kW。 2. 机组的性能评价 国家标准GB/T 18430.1-2001 中规定 ，制冷量大于116kW的水冷式机组，性能系数COP不应低于3

5、.6kW/kW，风冷式机组的COP不应低于2.57kW/kW 3. 能量调节 制冷量调节靠调节压缩机台数过压缩机气缸的上载或卸载，有级调节 。,4,1 蒸发器 2 冷凝器 3 压缩机,5,2.2.2 螺杆式冷水机组 结构紧凑、运行平稳，冷量能无级调节，节能性好，易损件少。适用于制冷量在5801163kW的高层建筑、宾馆、饭店、医院、科研院所等大、中型空调制冷系统。 单机制冷量 典型的制冷量范围为7001000kW 。 2. 性能评价 国家标准GB/T 18430.1-2001 中规定 ，水冷式机组，制冷量大于230kW，性能系数不应低于3.85kW/kW。 3.能量调节 通过调节压缩机的排气量

6、来调节制冷量，主要靠压缩机的能量调节机构来实现； 多机头机组的能量调节还可由增减压缩机的运行台数来实现。 4. 应用工况范围 蒸气压缩循环冷水（热泵）机组 工商业用和类似用途的冷水（热泵）机组（GB/T18430.1-2001）规定的螺杆式冷水机组变工况性能温度条件见下表,6,7,2.2.3 离心式冷水机组 结构紧凑、质量轻、运转平稳、振动小、噪声较低、能实现无级调节，适用于制冷量于1163kW的大中型建筑物，如：宾馆、剧院、博物馆、商场、高层建筑、写字楼等大中型空调制冷系统。 1. 单机制冷量 制冷量在1000kW以上 。 2. 性能评价 国家标准GB/T 18430.1-2001 中规定

7、，水冷式机组，制冷量大于230kW，性能系数不应低于4.7kW/kW。 3.能量调节 1）变速调节 改变压缩机的转速来调节排气量。此种方法调节最经济，但必须在电动机转速可变时才能采用。 2）进口节流调节 改变进口截止阀的开度开调节排气量。 3）进口导流叶片调节 用设置在压缩机叶轮前的进口导流叶片，使进口气流产生旋转，从而使叶轮加给气流的动能发生改变。 4）冷凝器冷却水量调节 通过调节冷却水量来改变制冷剂的冷凝温度，实现制冷量的调节 5）旁通调节 也称反喘振调节，即通过进、排气管之间设置的旁通管和旁通阀，使一部分高压气体旁通返回压缩机进气管。 4. 应用工况范围同螺杆式冷水机组。,8,1 离心式

8、压缩机 2 电动机 3 冷凝器 4 蒸发器 5 仪表箱,9,2.2.3 溴化锂吸收式冷（热）水机组 可分为：蒸汽型冷水机组、热水型冷水机组、直燃型冷热水机组，其中蒸汽型和直燃型应用得更为广泛。 性能评价 公共建筑节能设计标准（GB 50189-2005）5.4.9规定：蒸汽、热水型溴化锂吸收式冷水机组和直燃型溴化锂吸收式冷（温）水机组应选用能量调节装置灵敏、可靠的机型，在名义工况下的性能参数应符合下表的规定。,10,高压发生器 低压发生器 冷凝器 蒸发器 吸收器 蒸发器泵 抽气装置 发生器泵 吸收器泵 低温换热器 调节阀 高温换热器,11,2. 能量调节 由安装在从吸收器到发生器去的稀溶液管路

9、上的三通阀来完成的，可实现10%100%范围内制冷量的无级调节。 3. 使用工况范围 下表摘自GB/T 18431-2001,2.2.5 风冷热泵型冷（热）水机组 在我国夏热冬冷地区的中、小型工程乃至大型工程中被广泛地应用。 特点 1）使用方便，只需接上电源和空调水管，不需要水冷却系统，即冷却塔、冷却水泵及冷却管路。,12,2）不需要燃料输送管道和输送费用 3）运行管理简单 4）机组的价格较水冷机组和相同容量的制热设备贵 2. 性能分析 1）按我国制定的标准，风冷热泵冷热水机组的额定制冷量指室外温度为35，出水温度为7时的制冷量。制冷量随冷水温度的提高而增加，并随室外温度的升高而减少。 2）按

10、我国标准，机组的额定制热量指室外空气干球温度为7，湿球温度为6，出水温度为45时的制热量。制热量随出水温度上升和室外温度下降而减少。此时还必须考虑周期除霜。 3）机组生产厂提供的机组制热量均为瞬时制热量，并未计入除霜所引起的热量损失。为此，风冷热泵冷热水机组冬季的制热量，应根据室外空调计算温度修正系数和除霜修正系数按下式计算：,13,2.3 空调冷热源能源的选择 能源的种类 1）电源 目前，空调冷热水机组的能源绝大部分是电能。据估计，电动型机组在我国空调机型中占70%以上。电能是一种清洁、高品位能源，使用方便，机组能效比与自动化程度高。、 注意鼓励采用冰蓄冷系统。 2）蒸汽 可用于蒸汽型溴化锂

11、吸收式冷水机组。还可用于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 此处的热水主要指热网提供的高温热水，作为热水供热。 2. 冷热源的选择考虑 1）工程的能源条件 各地方、各工程的能源条件是不一样的，甚至差异很大，其中包括各地的能源政策、能源的价格，能源供应的可靠性等。在确定空调冷热源时，必须以具体工程的能源背景为基础，进行技术经济比较。 电能 燃气 燃油 蒸汽 2）环境保护 涉及建筑外环境与内环境。 温室气体、噪声、废热,14,2.4 冷（热）水机组的配置 负荷特点 空调系统的冷热负荷是空调设备，包括冷热水机组选择、配置的依据。不同性质、不同类别的

12、工程有着不同的负荷特点。 1）旅馆建筑的最大负荷一般在傍晚或晚上 2）办公建筑的室内负荷相对稳定 3）体育馆与剧院等的负荷更为集中 因此，如何配置机组，使它的冷热量不仅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。 2. 机组台数与单机容量 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。只有在很特殊的情况，如工程较小、机房面积不够，或投资有困难时，才考虑只设一台机组，且优先考虑多机头机组。 当选用多台机组时，单机容量是否需要相同，主要根据系统负荷的情况，尤其是最小负荷值来定。 如：有3台同容量机组，当负荷减小到只需运行一台机组时，机组仍具有较高的效

13、率，那么3台同容量机组视为合理； 反之，当负荷减小到对一台机组而言为很低的负荷率，在此负荷率下机组的运行效率很低，甚至不能正常运行时，则宜配置一台能较好匹配最小负荷的机组在办公楼中，在正常下班时间后，总是有少数人会滞留一段时间，此时的负荷一般占满负荷值很小的比例，若单机容量配置偏大，离心式机组会出现喘振，其他形式的机组也会出现不稳定运行工况。,15,3. 不同能源机组的匹配 在当前各地能源结构差异较大、能源价格很复杂的情况下，选择单一能源的机组有时会受到制约或未必合理。如： 1） 全部采用电驱动冷水机组，电力应受到限制，或电压等级将因此提高以及变压器容量因此增大造成不经济 2）当有廉价蒸汽、燃

14、气或燃油，由溴化锂吸收式冷热水机组承担主要冷热负荷，但在某一时段又有较小冷负荷，若另配小容量电动机组效率更高时 3）当配以两种能源的机组认为系统运行更可靠时,16,2.5 制冷机房冷（热）负荷的计算 根据空调需要的冷负荷，计算出制冷机房设计的最大冷负荷、平均小时冷负荷，作为选择冷水机组类型、台数及确定制冷机房规模的依据。因此对各种冷负荷应进行细致分析研究。 （1）根据各用户的冷负荷曲线相加，得到总冷负荷曲线，其最大值和平均值乘以冷量损耗系数，即得制冷机房的最大计算冷负荷和平均冷负荷。其中应注意常年负荷与季节性负荷的区别，特别是过渡季节的冷负荷影响设备的选型。 （2）冷量损耗系数考虑制冷装置和冷

15、水系统的冷量损失 概略计算时，氟利昂直接蒸发式系统 1.051.10 间接式系统 1.101,15 2.6 冷（热）水机组等设备类型及台数的确定 1 有关规定 （1）一般空调用制冷机不考虑备用，台数不宜过多，并应与供冷负荷变化情况及运行调节要求相适合，即应能适应空调负荷全年变化规律 当生产工艺有特殊要求必须连续运行的系统，可设置备用制冷机组 （2）制冷量为5801750kW的制冷机房，当选用活塞式或螺杆式制冷机组时，其台数不宜少于2台 （3）中大型制冷机房，当选用1160kW的一台或多台离心式制冷机组时，宜同时设置12台制冷量小的压缩式制冷机组，以适应低负荷运转时的需要,17,各种水冷式冷水机

16、组单机制冷量适用范围 表4.3-8,2 机组主要性能参数 （1） 机组名义工况（额定工况） 用作比较机组性能的工作条件，一般是根据气候条件和大多数机组的使用条件规定的 温度条件 我国GB/T18430.1和GB/T18430.2规定的蒸气压缩循环制冷（热泵）机组的名义工况为：,18,名义工况时的温度条件（C）,2）大气压力为101kPa 3）使用侧和水冷热源侧污垢系数为0.086m2C /kW （2） 机组名义工况的主要性能参数 1）名义制热量 在规定的名义制热工况下，测试得到的制热量，kW 2）名义制冷量 在规定的名义制冷工况下，测试得到的制冷量，kW 3）名义总消耗电功率 在规定的名义制热（制冷）工况下，测试得到的机组总消耗电功率，kW 4）名义工况性能系数 在规定的名义工况下，机组的制冷量（制热量）除以总消耗电功率得到的比值，kW/kW 我国GB/T18430.1和GB/T18430.2规定了机组名义工况制冷性能系数不得低于下表的数值,19,名义工况的制冷性能系数COP 表4.3-5,20,5）水侧阻力 在规定的名义工况下，按照GB/T18430.1和GB/T18430.2规定的