冷热源经济分析

2024-08-21

冷热源经济分析（共7篇）

冷热源经济分析篇1

1 工程概况

该商场位于天津市区, 集购物、休闲、娱乐、餐饮为一体的综合商业建筑。总建筑面积为36 000 m2, 其中地上建筑面积为25 000 m2, 地下建筑面积为11 000 m2, 建筑层数为6层, 地下2层, 地上4层。空调面积为25 000 m2, 空调总冷负荷为3 270 k W, 总热负荷为2 640 k W。

2 方案分析

建设方最初的空调方案采用传统的电制冷机+市政热网方式, 即自行建设电制冷机房满足夏天空调用冷需求, 配套建设热力站, 冬季从市政热网接入热水供热。采用该方案需要缴纳高额的供电工程建设费及供热配套费, 鉴于此, 同时考虑到目前天津市天然气与电力峰谷矛盾的现状, 笔者提出采用燃气空调的方案, 即采用直燃型溴化锂冷温水机组实现空调冷热需求。

2.1 方案一

制冷季利用电制冷机制备7℃/12℃冷冻水, 供末端空调机组和风机盘管使用, 制冷时产生的弃热由冷却塔排入大气中。电制冷机房主要设备选型表如表1所示。

采暖季将市政热网提供的110℃/70℃高温热水引入热交换站, 换出60℃/50℃的空调用热水, 供末端空调机组和风机盘管使用。热交换站主要设备选型如表2所示。

2.2 方案二

制冷季直燃机通过天然气燃烧产生的热量驱动吸收式系统制冷, 制备7℃/12℃冷冻水。

采暖季直燃机通过天然气燃烧产生的热量驱动吸收式系统制热, 制备60℃/50℃的空调用热水。

直燃机是近几年大型公共建筑广泛应用的空调冷热源机组, 它具有如下优点[1]:

1) 采用水做制冷剂, 无毒无味无害, 用电量少;

2) 一套系统既能实现采暖, 又能实现制冷, 以及生活用热水;

3) 系统为负压运行, 安全性高;

4) 系统自控程度高, 运行更方便简捷。

直燃机房主要设备选型如表3所示。

3 初投资费用

初投资从工程费用和相关配套费用两方面分析。

根据天津市关于本市基础设施配套建设费用的相关文件, 本市供电工程建设费为1 280元/k VA, 燃气发展基金为1 500元/ (N·m3·h-1) , 公建供热配套费为160元/m2。各项工程费用及配套费用详见图1。

方案一的初投资为1 034.4万元, 其中工程费用为471.2万元, 相关配套费用为563.2万元。方案二的初投资为937.4万元, 其中工程费用为820万元, 相关配套费用为117.39万元。

工程费用方案一低于方案二, 方案一的工程费用为方案二的57.5%。相关配套费用方案一远远高于方案二, 方案一的配套费用为方案二的4.8倍, 其中方案一的供电工程建设费约为方案二的2倍。总初投资方案一高于方案二, 方案一的初投资是方案二的1.1倍。采用方案二可节省初投资费用约97万元。

4 能耗及运行费用

夏季空调运行时间按150 d计算, 每天空调运行12 h;冬季空调的运行时间按125 d计算。假定两种方案的空气处理系统是相同的, 各方案均不考虑末端装置的能耗。

对两种方案的实际制冷、制热负荷工况能耗进行测算, 得到实际工况下电力及天然气消耗量, 如表4所示。

全年 (采暖季+制冷季) 各项能耗量列于表5中。

电价取0.9元/ (k W·h) , 公共建筑天然气价格3.25元/Nm3, 公共建筑热价36元/m2, 公共建筑水价7.85元/m3。全年 (采暖季+制冷季) 各项能耗费用列于表6中[2]。

万元

方案一全年能耗费用约为161万元, 单位面积能耗费用为64.4元/m2;方案二全年能耗费用为141.5万元, 单位面积能耗费用为56.6元/m2。方案一单位面积能耗是方案二的1.14倍。方案二与方案一相比, 年节省能耗费用约19.5万元, 节能效益明显。

5 结语

根据以上分析, 从设备初始投资、能耗及运行费用方面对两种方案进行了比较, 得出如下结论:1) 方案二 (直燃机供冷热方案) 的初投资及能耗费用均低于方案一, 采用方案二的经济效益显著。2) 方案二系统简单, 一套系统能够同时实现制热与制冷, 节省设备占地, 便于系统集中管理。3) 方案二夏季仅消耗少量的电能, 采用天然气作为驱动热源, 减轻了夏季电网的压力, 同时也提高了夏季燃气管网系统的利用率, 对电力及燃气系统同时起到削峰填谷的作用。4) 燃气直燃机的一次能源利用率高于电制冷机。5) 当前国家和地方政府大力倡导清洁能源利用, 采用直燃机方案在响应国家节能减排号召的同时, 提升企业社会形象。

摘要：以天津某商场空调工程为依托, 从初投资和运行费用两方面对电制冷加市政供热空调方案与燃气直燃机空调方案进行了对比分析, 以选择适合该项目的空调工程方案, 从而使该空调工程达到经济、节能的效果。

关键词：空调,方案,费用,投资

参考文献

[1]苏巨东, 李先瑞.北京某中心空调冷热源方案比较[J].中国建设信息, 2004 (12) :62-67.

[2]鲁德宏, 项平.集中供热与供冷方式的技术经济分析[J].煤气与热力, 2001 (4) :359-361.

冷热源经济分析篇2

随着人们生活水平的提高，对建筑环境舒适度的要求越来越迫切，“空调热”日渐高涨，空调和热水供应一样，成为居民生活必需品，尤其是大型公共建筑，由于其结构和用途的特殊性，往往是耗能大户，空调能耗是酒店能耗的主要部分。据统计，包头市冬季采暖期达181 d;夏天空调制冷期约60 d，酒店空调供暖前后半个月一般也需要供暖，能耗更大，尤其是在北方寒冷地区。而冷热源能耗主要是为了供给空气处理设备足够的冷量和热量，是空调系统能耗两个主要方面之一，冷热源选择的好坏直接关系到整个空调系统的优化设计，也关系到空调系统的总能耗、总投资和经济性评价。因此减少冷热源的能耗则成为建筑节能中空调系统节能的关键。

1 包头市三座星级酒店建筑冷热源方案实例

1.1 包头市A酒店冷热源形式

A酒店是一家五星级豪华酒店，建筑面积71 000 m2，建筑高度99.6 m，地下2层，地上23层，1层～4层为酒店裙房，裙房设有咖啡厅、宴会厅、健身房、游泳馆及娱乐中心。塔楼6层～23层为酒店客房。地下1层及地下2层设置有停车场、酒店管理用办公地、洗衣房、设备用房等。

空调冷热源方案为离心式制冷机加自备蒸汽锅炉供冷、供热，锅炉采用油气两用蒸汽锅炉(轻柴油为备用燃料)，天然气开口费为4万元。

A酒店空调系统冷源设备明细表和冬季供暖燃气消耗量及燃气费用见表1，表2。

1.2 包头市B酒店冷热源形式

B酒店是一座集餐饮、住宿、商务、旅游、会展、娱乐为主要功能的现代化多功能酒店，建筑面积71 000 m2，建筑高度122 m，地下2层，地上30层，1层～4层为酒店裙房，裙房功能同A酒店。塔楼6层～30层为酒店客房，地下1层及地下2层设置有停车场、酒店管理用办公地、洗衣房、设备用房等。

空调冷热源方案为市政供热换热与水冷螺杆机组相结合。B酒店舒适性空调系统各项费用见表3。

1.3 包头市C酒店冷热源形式

C酒店是包头市一家五星级涉外酒店，建筑面积68 000 m2，建筑高度99 m，地下2层、裙楼3层、塔楼22层，裙房同A酒店。塔楼4层～21层为酒店客房，22层为西餐厅。地下1层功能同A酒店。

空调冷热源方案为溴化锂吸收式冷热水机组供冷、供热。C酒店空调系统各项费用见表4。

2 包头市三座酒店建筑冷热源方案分析比较

2.1 三座酒店冷热源能耗分析比较

采用当量满负荷运行时间法对三座酒店冷热源方案进行能耗分析。

当知道机组在不同负荷率时的能耗，以及在此负荷率的运行时间，就能求得制冷机组的全年运行能耗，此时，制冷机组的运行能耗计算公式为:

其中，Wi为第i台制冷机在j工况下的功率，k W;Tij为第i台制冷机在j工况下的运行时间，h。

制热机组的运行能耗计算公式为:

τEH为全年热负荷的总值与热源机组额定热值，也即通常所理解的出力之比。

其中，τEH为冬季满负荷运行的时间，h;Qh为全年热负荷，k J/年;qH为热源机组的最大出力，k J/h。

热源机组的全年能耗用EH表示，则:

其中，WH为机组在满负荷运行下的耗气量(m3/h)和耗电量(k J/h)。

由当量满负荷运行时间表、设备耗电量计算表，结合上述公式计算出建筑既定冷热源夏季制冷期耗电量如下所示:

A酒店，322×3×1 300=1 255 800 k W·h;

B酒店，514×2×1 300=1 149 304 k W·h;

C酒店，167 440 k W·h。

以单位面积耗电量来比较:A,B,C酒店的单位面积耗电量分别为:17.7,18.8,2.5。由此可见，溴化锂吸收式冷热水机组的耗电量最小。

将耗电量转换为一次能源热量的耗量，根据表5提供的数据计算。

用一次能源利用率对各方案进行比较，一次能源利用率是指供冷(或供热量)与一次能耗的比值。制冷工况下的一次能源利用率计算公式:

一般来说，双效溴化锂吸收式冷水机组热力系数为1.25，一次能源发电效率为33%，电力输送损耗率为5%。所有机组均考虑10%的设备损耗。则上述三种形式冷热源一次能源利用率分别为:1.30,1.30,1.13。

2.2 三座酒店建筑冷热源技术经济分析比较

计算比较各建筑物单位面积费用。

A酒店，冷热源费用705.28万元(包括锅炉房费用185万元);冬季供暖时燃气费用，一年费用约为140万元，则总费用为705.28+140=800.28万元。

B酒店，冷热源费用480.2万元。入网费为50元/m2，所以一个采暖期供热消耗费用为50×71 000=355万元。总费用为480.2+355=835.2万元。

C酒店，总费用为748.7万元。

单位面积造价分别为(顺序同上):113元、118元、110元。

3 结语

由冷热源方案的分析比较，可得电动式冷水机组一次能源利用率最高，直燃型溴化锂吸收式冷水机组耗电量小，一次能源利用率最低。电动式冷水机组+自备蒸汽锅炉房的冷热源方案单位面积造价适中。在酒店建筑中，厨房、洗衣房等均需要使用蒸汽，且包头地区气候四季分明，春秋季明显，供热开始前半月及供热结束后半月，室外气温偏低，用户有供暖需求。自备锅炉房不受市政供暖限制，在过渡季节也可实现供冷供热，便于管理控制，满足酒店内不同部门的需求。

综上所述，电动式冷水机组+自备蒸汽锅炉房的冷热源方案可视为酒店最佳方案，同时也为以后酒店空调冷热源方案选择、投资估算等方面提供一定的依据，尤其是包头地区酒店建筑。

参考文献

[1]包建教〔2007〕4号,关于印发《包头市“十一五”时期建筑节能规划》的通知[Z].

[2]王建鲁.几种常见冷热源能耗分析及方案选择[J].硅谷,2010(1):18-23.

[3]陆亚俊.暖通空调[M].北京:中国建筑工业出版社,2009:352-360.

[4]包头市城市供热收费暂行办法[Z].2008.

[5]陆耀庆.实用供热空调设计手册[M].第2版.北京:中国建筑工业出版社,2010.

冷热源经济分析篇3

关键词：建筑工程,暖通空调,热源方案,影响因素,节能减排,绿色建筑

0 引言

中央空调冷热源是空调系统的关键设备, 冷热源的型式直接决定了建筑物空调系统的能耗特点及对外部环境的影响状况, 它的重要性不言而喻。随着生活水平的提高, 人们对居住环境、办公环境的舒适性、建筑的美观性的要求越来越高。于是对于具有较大建筑面积的宾馆、写字楼, 业主一般都要求采用集中式空调系统。且目前冷热源设备种类繁多, 品牌林立, 冷热源的选择是每个设计师都需要面对的问题。

1 建筑工程常用的空调冷热源

1.1 常用的空调冷源

(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。活塞式冷水机组的主要优点为:

1) 用材为普通金属, 结构紧凑, 造价低;2) 运行管理经验成熟, 运行可靠, 使用方便;3) 制冷系统装置简单, 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;2) 单机容量不宜过大;3) 当单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。

(2) 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, 目前螺杆机组按其螺杆的数目分为单螺杆和双螺杆。单螺杆压缩机由转子、液气分离器、油气冷却器、油滤器、气量调节系统、管路系统、电控装置以及机座、外壳箱体组成。由于受力平衡, 所以运转平稳、磨损和振动噪声小, 在日本被誉为新时代的压缩机, 有很大的发展前途。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) 设备的体积小, 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;3) 因气缸中喷油, 油起到密封、润滑的作用, 因而排气温度低。螺杆式制冷压缩机也有一些不尽理想的地方, 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。

(3) 离心式冷水机组

离心机是大中型空调系统中通常选用的冷水机型。目前国外最大离心式冷水机组的单机制冷量已达到2800RT (9840k W) , 且相比于螺杆机, 离心机结构紧凑, 自动化程度高, 特别是当冷负荷大的情况下具有良好的性能和节能效果, 因此被应用在许多大型公共建筑中。其主要优点是:

1) 单机制冷量大, 制冷系数高;2) 结构紧凑, 尺寸小, 因而占地面积小;3) 运行可靠、操作方便、维护费用低;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) 溴化锂吸收式冷 (热) 水机组

溴化锂吸收式制冷机组是以热能作为动力, 以水为制冷剂, 溴化锂溶液为吸收剂, 制取高于0℃的冷量, 作为空调或生产工艺过程的冷源。溴化锂吸收式制冷机组由于其本身耗电少、无毒、无污染、无爆炸危险、安全可靠, 被誉为无公害的制冷设备。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 (120k Pa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;其主要缺点为:

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。

(5) 空气源热泵机组

空气气源热泵是目前应用最广泛的系统, 与其他热泵相比, 空气源热泵的主要优点就在于其热源获取的便利性。只要有适当的安装空间, 并且该空间具有良好的获取空气的能力, 该建筑便具备了安装空气源热泵的基本条件。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。

1.2 常用的空调热源 (1) 燃油, 燃气锅炉

燃油, 燃气锅炉具有结构紧凑, 体积较小, 燃烧效率高等优点, 但是运行费用高, 尤其天然气作为一种优质能源, 应该得到更高的利用, 所以他们只宜作为辅助热源, 在集中供热达不到的地方代替小型燃煤锅炉。

(2) 集中供热

由于储量丰富、价格便宜等优势, 煤在我国主体能源的地位在相当长的时间内不会改变。对于煤炭来说, 采用集中供热方式, 可以提高燃烧效率, 有利于自动化管理, 方便煤和灰渣的运输, 更有利于污染排放的集中处理。因此, 当以煤为供热能源时, 应采用集中供热的方式, 并且规模宜大不宜小。

(3) 电热锅炉

电热锅炉的优点有控制精度高, 使用寿命和可靠性高, 无噪声, 结构简单, 运行安全可靠, 安装方便, 操作简单等。电锅炉的缺点是电能是高品位优质能源, 从能源利用的角度来看, 是一种优质低用的方式, 综合能源利用效率差。

2 空调冷热源方案选择的影响因素

2.1 气象条件

目标建筑物处于哪个地区, 《采暖通风与空气调节设计规范》中关于此有详细的划分, 也可参照所在城市的历年气象资料。比如说西安属于夏热冬冷地区, 一切的冷热源选择工作都必须围绕此展开。比如在寒冷地区, 哈尔滨, 夏天其实都不需要用制冷空调, 可以用室外新风代替, 所以不宜选择冷暖两用型热泵。

2.2 能源结构

能源结构决定了空调冷热源将采用的能源种类, 各地情况不同。在进行空调冷热源选择时, 必须结合当地不同时期的能源结构。如:目标建筑物所在地区的能源结构分布情况是如何, 天然气是否充足, 电力是否紧缺, 是否有余热供应等。

2.3 建筑物的种类、功能及用途

不同种类的建筑物的功能、用途不尽相同。高档住宅和商业大厦就对占地面积、噪声、环保等要求都不一样, 酒店还对卫生热水、蒸汽有要求。

2.4 当地政策

当地政府的政策对冷热源及所使用能源有一定的导向作用, 在选择时应加以考虑。比如是否采用分时电价, 是否鼓励用天然气, 各种能源价格比等等。

2.5 环境保护

实际上, 空调冷热源机组对环境的影响不仅仅是指泄漏出来的制冷剂, 噪声影响, 机组所消耗的电力、燃油和燃气燃烧时排出的CO2、SO2、NOx等温室气体和烟尘已引起地球暖化和全球环境恶化, 对自然和生态环境造成严重破坏。长期以来, 人们普遍认为电是一种清洁的能源, 实际上电只是在使用地点上不产生污染, 而在发电厂, 它产生的污染是不可忽略的, 特别是火力发电。

3 结束语

在世界各国倡导可持续发展的今天, 节能成为我国社会可持续发展的最重要课题, 节能不仅可以缓解能源资源的紧张局面, 而且可以保护生态环境, 节能减排是我国的重大战略决策。在我国, 空调能耗占建筑物总能耗的70%-80%, 而空调能耗最主要是空调冷热源的能耗, 所以降低空调冷热源的能耗成为节能的重中之重。S

参考文献

[1]许雷.高层建筑空调冷热源的能耗及其对环境的影响[D].上海:同济大学, 1998.

冷热源经济分析篇4

20 世纪90 年代, 夏热冬冷地区设计建造的宾馆空调系统及卫生热水的供应方式多采用冷水机组+ 燃油锅炉的形式。2010年以来随着冷水机组和锅炉效率的下降, 加之燃油价格的上涨, 给节能改造带来了一定的经济性。笔者参与了上海地区几个以合同能源管理方式进行的宾馆冷热源系统节能改造。改造方式多为风冷热泵+ 全热回收型风冷热泵机组替换原有冷热源系统的形式。那么该改造方案实施前后冷热源系统的经济性及安全性如何, 项目过程又应注意哪些问题。

1 宾馆冷热源系统情况

1. 1 宾馆冷热源需求特点

以上海某三星级旅游涉外宾馆为例, 该宾馆总建筑面积约为20 000 m2, 共14 层, 客房330 间。房间空调末端采用风机盘管+新风模式, 24 h供应生活热水。宾馆冷热源需同时满足夏、冬两季空调负荷需求及全年生活热水需求。夏季、冬季空调供回水设计温度分别为7 ℃ ~ 12 ℃ 和50 ℃ ~ 45 ℃ 。

1. 2 改造前冷水机组+ 燃油锅炉系统

改造前宾馆空调冷源为1台型号19XL的离心式冷水机组, 制冷量为1 163 kW, 1台型号30HR活塞式冷水机组, 制冷量为700 kW。使用情况为夏季冷负荷比较大时启动制冷量较大的离心机组, 冷负荷较小时启动制冷量较小的活塞机组。2台冷水机组并未同时使用, 在一定程度上起到了互为备用的作用。

改造前宾馆冬季空调热源和全年生活热水制备由2 台燃油热水锅炉提供: 1 台为CWNS0. 93-90/65Y, 额定输出热量为930 kW;另1 台为CWNS1. 17-90 /65Y, 额定输出热量为1 163 kW, 燃料消耗量为106.1 kg/h轻质柴油。2 台热水锅炉不同时使用, 互为备用。

分析认为30HR活塞式冷水机组以及柴油锅炉使用已经超过10 年, 效率下降, 能耗增加。加之柴油价格的波动, 也增加了系统运行成本。

1. 3 改造后风冷热泵+ 全热回收型风冷热泵系统

根据改造前系统的运行情况, 该宾馆夏季空调冷负荷为不超过1 163 kW, 冬季空调热负荷约为600 kW。根据宾馆实际使用情况, 每天最大需求热水量为55 ℃ 生活热水60 m3 ( 包括客房和员工浴室用水) 。生活热水系统中原有40 m3的蓄热水箱。上海商业建筑谷电价小于峰电价的30% , 充分利用夜间低谷电价制备生活热水是必要的, 本次改造在地下室增配30 m3蓄热水箱, 充分利用夜间8 h低谷电价制备生活热水, 按照进出水50 ℃温差计算, 8 h制备60 m355 ℃ 热水, 所需的加热功率为436 kW。考虑到60 m3用热水水量为历史统计的最大值, 加之大多数情况下冷热水进出水温差小于50 ℃ , 且保留原有燃油锅炉1 台作为备用, 故实际选取的生活热水加热功率为345 kW。

本次节能改造, 拆除1 台燃油锅炉, 报废1 台冷水机组, 选用风冷螺杆式热泵机组2 台 ( 单台额定制热量390 kW、制冷量350 kW) 满足冬季空调负荷需求, 过渡季节可单开制冷; 选用全热回收型风冷热泵机组1 台 ( 额定制热量345 kW、制冷量271 kW, 高温型) 制备55 ℃ 生活热水, 夏季开启全热回收模式制冷同时制备生活热水。

2 冷热源系统改造后运行策略

2. 1 空调冷热源系统运行策略

冬季运行工况, 部分负荷时开启单台风冷热泵机组, 满负荷时开启2 台风冷热泵机组, 燃油锅炉备用。

夏季运行工况, 部分负荷时开启全热回收型风冷热泵机组 ( 制冷+ 热回收模式) , 供冷同时制备生活热水; 负荷逐步增加时再开启1 台风冷热泵机组供冷, 负荷再增加时启动原有保留的1台冷水机组联合全热回收风冷热泵机组一同供冷, 关闭风冷热泵机组。此时2 台风冷热泵机组可作为冷水机组的备用冷源。

2. 2 制备生活热水运行策略

冬季和过渡季节工况, 开启全热回收风冷热泵机组单制热水模式, 充分利用夜间8 h低谷电价制满55 ℃ 热水存入蓄热水箱。

夏季工况, 全天开启全热回收风冷热泵机组热回收模式, 制冷同时制备生活热水。

原系统保留的1 台燃油锅炉作为生活热水和冬季空调的备用热源。

3 经济性及安全性比较分析

3. 1 经济性比较

改造前, 宾馆平均入住率58% 。燃油锅炉消耗0 号柴油年均158 t, 故全年卫生热水和冬季热空调用0 号柴油共158 t。0 号柴油的价格按照6 500 元/t计算, 消费102. 7 万元。夏季冷水机组年平均用电47. 6 kWh, 消费42. 9 万元。全年冷热源设备运行费用合计145. 6 万元。

改造后, 空调冬季采用风冷热泵机组供热, 过渡季节采用风冷热泵机组供冷, 夏季高温天气采用原有冷水机组供冷。全年生活热水采用全热回收型风冷热泵机组制备, 夏季及过渡季节优先开启制冷同时制备生活热水。冬季极冷天气以燃油锅炉作为备用。本系统于2011 年改造完成, 新系统投运的前两年运行电耗平均为116 万kWh/年, 柴油使用为0, 由于充分利用的夜间低谷电价制备生活热水, 电费总计96 万元。第三年开始, 制备生活热水的全热回收型风冷热泵机组出现故障, 在设备维修期间启动燃油锅炉, 产生了部分油耗。

表1 列出了改造前后冷热源设备能源使用情况。

比较可知, 该节能改造项目达到的节能率并不高。但由于充分利用了低谷电价制备卫生热水, 项目实施后拉低了总体电价水平。每年能够节约运行费用近50 万元, 这也是该类项目能够采用合同能源管理方式实施的关键所在。

3. 2 运行安全性比较

从节省运行费用的角度, 改造后的系统比改造前有明显的效果。冷热源系统的运行安全对宾馆的正常经营是非常重要的。改造前的冷水机组+ 燃油锅炉系统均采用了一用一备的方式。这是对整个宾馆的空调和生活热水的安全供应做了保障。

改造后采用风冷热泵+ 全热回收风冷热泵机组, 从实际运行效果看满足了宾馆空调和热水的基本需求。但从运行第三年开始, 全热回收机型机组出现故障, 停机维修期间, 不得已启动了燃油锅炉制备生活热水。从安全运行的角度考虑, 应考虑多台机组的互为备用, 也可备用其他热源, 本项目以原有的1 台燃油锅炉作为备用。另外, 在夏季极端高温条件下, 采用风冷机组制冷也是不经济的, 在条件许可的情况下, 可保留1 台效率较高的冷水机组与之配合。

4 其他应注意的问题

1) 应考虑设备基础的承重能力。此类宾馆冷热源节能改造项目, 需充分考虑风冷热泵机组的放置位置, 屋顶为风冷热泵机组通常选择放置的位置, 在项目实施前一定要充分论证房屋结构承载力问题, 必要时需搭设钢结构平台, 分散集中荷载。2) 应考虑配电容量是否满足改造要求。增加风冷热泵机组等设备需要充分考虑宾馆原有系统配电能力是否满足要求, 若还需新增配电箱甚至扩容变压器才能满足新增设备的用电要求则是不经济的。3) 应考察末端管网系统的实际水力平衡情况。锅炉可根据实际情况提升供水温度达到满足最不利空调末端的供暖需求, 而常规风冷热泵机组的冬季供水温度一般为45 ℃ 。4) 应检查原有热水系统循环管路是否通畅。不排除一些宾馆生活热水供应系统管路老化, 造成生活热水系统内循环管路不通, 为满足使用需求, 锅炉系统将生活热水温度烧至60 ℃ 以上供出, 造成能源的极大浪费。但是改造后采用高温型全热回收风冷热泵机组制备生活热水温度一般为55 ℃ , 无法掩盖该问题的存在。

上述问题, 如果不在项目实施前充分考虑和解决, 也会给项目的实施考核带来极大的风险。

5 结语

用风冷热泵机组替代燃油锅炉和冷水机组的宾馆冷热源系统节能改造项目要兼顾经济性和安全性的平衡。夏热冬冷地区采用风冷热泵系统+ 全热回收风冷热泵系统替代冷水机组+ 燃油锅炉系统具备较好的节约运行费用的效果, 但保障冬季工况下的安全运行建议保留1 台锅炉作为备用热源。夏季极端气温采用风冷热泵机组供冷效率不如冷水机组高, 如果条件允许可保留1 台冷水机组作为夏季调峰使用更为经济。另外, 项目成功实施还必须考虑到设备基础承载力、配电容量、空调及热水管网系统等系列相关问题。

参考文献

[1]陆耀庆.实用供热空调设计手册[M].北京:中国建筑工业出版社, 2008.

[2]GB 50019—2003, 采暖通风与空调工程技术规范[S].

某工程空调系统冷热源系统探讨篇5

随着社会生产力的发展和人民生活水平的提高, 空调已成为各类建筑不可缺少的重要组成部分, 空调系统的末端采用风机盘管, 冷热源的形式结合当地能源供应情况和工程特点综合考虑。本文结合工程实际情况, 对目前建筑通常采用的电制冷机和锅炉房配套作为冷热源的空调系统做了简要论述。

1 工程概况

山西某工程由4座办公楼和1服务中心组成, 总建筑面积148 000 m2。建筑布局为:5号楼为服务中心, 位于院区主入口处, 1号, 3号楼和2号, 4号楼为办公楼, 分别位于5号楼身后两侧。1号, 2号楼地上9层, 地下1层;3号, 4号楼地上6层, 地下1层;5号楼地上3层, 局部4层, 地下1层。地上建筑面积:114 800 m2, 地下建筑面积:33 200 m2。5栋楼地下部分连通, 主要为空调、消防、高低压等设备用房以及停车场, 其中2号, 4号楼的地下停车场, 战时作为人防物资库使用。

2 冷热源布置

2.1 锅炉房位置选择

该工程位于山西省某一城区, 规划用地比较紧张, 因此, 锅炉房建于地下1层, 燃料选用燃气。由于五栋楼均属于办公性质, 人员比较密集, 所以锅炉房选在1号楼和2号楼之间空地下, 与2号楼地下相连。

具体布局详见图1。

2.2 换热站及电制冷机组设置

本工程共分为五个建筑单体, 为缩短空调系统冷热源至末端管路连接, 便于水力平衡, 并根据五栋楼的总平面布局图 (见图1) , 本项目将空调机房和换热站分为三个独立的部分:一部分位于1号楼和3号楼地下连廊处 (1号楼和3号楼中间位置) ;另一部分位于2号楼和4号楼地下连廊处 (2号楼和4号楼中间位置) ;第三部分位于5号楼地下中间位置。上述三部分的空调机房和换热站分别为相应建筑的地上房间提供夏季制冷用冷冻水和冬季制热用热水。

3 冷热源系统

3.1 空调冷热水系统概述

本工程空调水系统采用两管制, 闭式循环, 冷 (热) 源产生的冷 (热) 水通过一个分水器为空调末端设备提供冷 (热) 水, 空调末端设备经换热后的回水通过一个集水器返回冷 (热) 源, 如此反复循环, 从而实现空调房间夏季制冷和冬季供热的要求。空调冷热源系统流程示意图见图2。

3.2 空调热水系统

冬季空调系统采暖用热水温度为60℃/50℃。本工程热源为来自院区锅炉房提供95℃/70℃热水, 锅炉房出来的热水经院区外网直埋分别接至三处地下室换热站, 经表面式换热器换热后, 供空调系统冬季采暖使用。每处换热站内选两台换热器, 每台换热器设计容量为设计热负荷×0.65 (寒冷地区取65%) ×1.15 (附加系数) ;选用三台变频空调热水循环泵, 其中一台备用, 以方便集中供暖系统在采暖期进行变流量调节。

3.3 空调冷冻水及冷却水系统

夏季空调系统冷源由分别设在三处地下室空调主机房内的电动式冷水机组提供, 冷冻水供回水温度为7℃/12℃。制冷机组产生的热量由设在屋顶的冷却塔带走, 冷却水供回水温度为37℃/32℃。

每处电动压缩式冷水机组的总装机容量分别根据计算的空调系统冷负荷确定, 不另作附加。本工程所选用的冷水机组单机名义工况制冷量在1 054 k W~1 758 k W之间, 冷水机组选用类型为螺杆式, 且根据当地公共建筑节能设计标准的要求, 冷水机组的性能系数不低于4.6。

3.4 空调系统的定压和膨胀

本工程采用高位膨胀水箱的方式来吸收空调水系统的膨胀量和稳定系统压力, 定压点设在集水器上。膨胀水箱放于空调系统的最高处, 即分别在1号楼 (1号楼高于3号楼) 屋顶、2号楼 (2号楼高于4号楼) 屋顶及5号楼屋顶设膨胀水箱。膨胀水箱放置于屋顶的消防水箱间内, 不单独设房间。消防水箱间冬季需设置空调系统防冻, 因此, 膨胀水箱需架高布置, 确保膨胀水箱的底部比空调水系统的最高点高出至少300 mm。

3.5 空调补水系统

本工程采用补水泵的方式为空调系统补水, 补水点设在集水器上。每处空调系统选用2台补水泵, 一用一备, 由设在屋顶消防水箱间内膨胀水箱的高低水位控制补水泵的启停。当系统失水, 膨胀水箱水位达到设定的最低水位时, 补水泵启动补水, 当膨胀水箱水位达到设定的最高水位时, 补水泵停止运行。

4 结语

文章结合工程实际情况, 对目前建筑通常采用的电制冷机和锅炉房配套作为冷热源的空调系统在冷热源的布置上及冷水系统、热水系统、补水系统及系统的定压和膨胀方式做了简要论述, 以供参考。

摘要：结合工程实例, 对某工程采用的电制冷机作为冷源和锅炉房作为热源的空调系统进行了阐述, 主要分析了冷热水系统、冷冻水及冷却水系统、补水系统及系统的定压和膨胀方式, 为空调系统的设计积累了经验。

关键词：空调系统,电动式制冷机组,锅炉房,热水

参考文献

[1]陆耀庆.实用供热空调设计手册[M].第2版.北京:中国建筑工业出版社, 2008.

医院净化系统冷热源供应方式探讨篇6

一、医院净化系统所需冷热源的总体特点

为了合理配置净化系统的冷热源, 首先要分析一下医院净化系统所需冷热源的总体特点。

(一) 净化区域冷热源需求的时间和非净化区不同

由于净化环境相对普通环境是一个密闭的空间, 空间内的热量流失少, 因此全年运行条件下夏季制冷工况运行的时间比冬季制热工况运行的时间长。具体来说, 当室外气温低于5℃才需要按冬季制热工况模式运行, 其余情况全部可以按夏季工况运行。这样就与大楼其他非净化区域的冷热源需求情况形成时间差, 常常是其他非净化区域需要供热的情况下, 净化区域仍需要供冷状态运行。

(二) 净化区域对冷冻水供水温度的要求比非净化区高很多

净化系统有严格的湿度控制要求, 一般为40%~60%RH, 特别是夏天, 需要进行降温除湿处理。目前最常用的方式是采用水表冷器来实现对空气的降温除湿处理, 一般情况下表冷器供水温度和表冷器处理后空气温度的最小温差为5℃左右, 即普通的7℃进水、12℃回水的空调冷冻水在理想状态下仅能将空气温度处理到12℃;而室内空气状态在23℃、50%RH时其露点温度在12~13℃, 因此冷冻水的供水温度就必须保持在8℃左右, 否则净化室内湿度很可能要超标。

而非净化区一般按舒适性空调设计, 对温度有严格要求, 对湿度没有严格要求。最常用的处理方式是采用风机盘管加新风系统, 因此对冷冻水水温的要求不高, 虽然冷冻水的设计标准也是7℃进水、12℃回水, 但是实际运行时即使冷冻水的供水温度达到10~11℃也可以满足要求。

另外, 非净化区空调风系统、水系统一般按普通空调施工工艺要求施工, 漏风率高、保温要求低。如果冷冻水供水温度过低, 夏季会出现严重的结露现象, 因此医院后勤部门有时不得不提高供水温度来避免问题的发生。

(三) 如果采用新风解决室内湿负荷的模式, 则对冷冻水的水温会有更高的要求

所谓新风解决室内湿负荷的模式就是把新风温度处理得很低, 使其拥有一定的干燥度, 可以完全中和室内的发湿量, 从而使得回风不必参与除湿而仅仅是调温, 并且回风的热量不再是负担而变成可利用的能源来加热除湿后的新风, 节省再热能源, 一举两得, 大大降低能耗。据笔者负责的无锡某医院项目的统计, 该模式在夏季工况可以比传统一次回风方式节能20%左右。

要实现这一要求, 新风温度必须被处理到10℃甚至更低, 最好达到4~5℃进水、9~10℃回水, 这在一般情况不可能实现, 需要采用特殊的处理方式, 比如在水表冷器后加氟表冷器, 利用直膨压缩机来实现, 有条件也可以用冰蓄冷的冷冻水来实现。

(四) 区域小、冷热源供应管道距离小

净化区与非净化区相比具有区域小、冷热源供应管道距离小的特点, 合并输送必然导致冷、热量输送损失大。

二、医院大楼的空调冷热源设计常用方式及存在的问题

(一) 常用的两种方式

综上分析可以看出, 净化系统冷热源供应要求与非净化区域有很大的区别, 但是目前医院大楼的空调冷热源设计一般仍然采用以下两种方式:

方式一:将净化区域冷热源作为整个大楼冷热源的附属项目, 和整个大楼中央空调的冷热源合并设计, 共用管道;由于大楼中央空调只在冬、夏两季运行, 为了保证净化系统全年使用要求, 在过渡季节配置了专用的热泵机组和相应的管道, 与大系统进行切换, 以此来满足净化区在春秋季节对冷热源的需求。

方式二:为手术室等部分净化区的冷热源配置全年使用的热泵机组, 独立管道输送;对于其它很多小规模的、零星的净化区域没有集中考虑, 只是根据需求再用加补丁的方式解决, 即中央空调+热泵机组方式来解决。

(二) 现存问题

第一种设计方式目前被大量采用, 但是运行中暴露的问题也较多, 最突出的问题主要有以下几个:

1. 空调冷冻水供水温度高, 严重影响了净化系统的除湿效果。

2.因非净化区面积大, 使用环境和末端设备运行管理条件复杂, 医院管理者为了降低整个医院的运行能耗, 不得不人为提高中央空调系统的供水温度, 从而与净化系统产生矛盾。

3.由于净化系统在使用时间上与非净化系统存在差异, 净化系统夏季工况的工作时间远远长于冬季工况的工作时间, 因此过渡季使用的热泵机组工作时间较长, 间接造成设备投资浪费。

第二种设计方式目前也被部分医院采用, 相对第一种方式来说, 在全年用热泵机组提供冷热源的净化区域, 之前分析的几种问题得到了解决, 但是其他净化区域的问题依然存在, 并且后增加的风冷热泵机组由于没有规划, 布置比较凌乱, 不便于管理。

三、解决方案

针对上述情况, 建议在医院病房大楼建筑设计之初就进行整体规划, 将医院所有净化区域的冷热源以及医院内有全年温湿度要求的区域的冷热源全部集中起来进行系统设计, 其具体设计思路可概括为以下几个方面:

1.全年供应和非全年供应的冷热源系统分开设计、分开管道供应。这样既可以节省设备投资, 管道、线缆的投资也可大大降低。

2.不同水温要求的系统分开设计, 管道施工工艺要求可以区别对待。这样既可以有效控制管道输送的能量损失, 也便于医院整个空调设备的运行管理和节能控制, 在必要的时候还可以实现超低温冷冻水供应, 有助于更加节能的空气处理模式, 即“新风解决室内湿负荷”模式的实现, 进一步降低医院整体能耗。

3.净化系统冷热源独立集中设计, 便于集中考虑设备的安全备份负荷;采用模块化设计、配合管道选型, 即便增加部分负荷, 也方便可行。

四、结束语

综上所述, 笔者认为, 使医院大楼净化及相关区域冷热源系统独立于中央空调系统, 对其进行单独设计, 这种做法的优势是非常明显的, 也更符合医院管理的要求。有些医院在新项目的设计过程中已经采纳了这个建议, 取得了不错的效果。

参考文献

[1]沈晋明, 阎明明, 陆文.医院用能特点与传统冷热源弊病[J].中国医院建筑与装备, 2008 (11) .

[2]郭涛.谈医院净化空调系统设计中的一些问题[J].工程建设与设计.2013 (02) .

冷热源经济分析篇7

制冷以电为驱动能源的空调工程, 符合下列条件之一, 经技术经济比较合理时, 宜采用蓄冷空调系统。

1.1

执行峰谷电价, 且差价较大的地区;

1.2

非全日制空调工程或间歇使用且时间较短的空调工程;

1.3

空调负荷峰谷悬殊且在电力低谷时段负荷较小的连续空调工程;

1.4

无电力增容条件或限制增容的空调工程;

1.5

某一时段限制空调制冷用电的空调工程;

2. 蓄冷介质的选用

2.1

水-利用水温变化储存的显热量[4.184KJ/ (kg·℃) ]—显热式蓄冷, 一般蓄冷温度为4~6℃, 蓄冷温差为5~10℃;单位蓄冷能力低。蓄冷体积大, 制冷机蓄冷时效率衰减小。

2.2

冰-利用冰的相变潜热储存冷量 (335 KJ/kg) —潜热式蓄冷。单位蓄冷能力高。蓄冷体积小, 可提供较低的空调供水温度, 制冷机蓄冷时效率衰减大。

3. 蓄冷类型的选用

3.1 全蓄冷-在电网高峰时段, 蓄冷设备提供全部的空调负荷。

运行费用低, 设备投资高, 适宜短时段空调或限制制冷用电负荷的空调工程。

3.2 部分蓄冷-在电网高峰时段, 蓄冷设备提供部分的空调负荷。

设备投资低, 能充分发挥所有设备能力, 宜优先采用。

4. 制冰设备的选用

双工况制冷主机-冰蓄冷系统的制冷机是在制冷工况和制冰工况下运行, 应兼顾这两种工况都能达到高能效比的制冷机。

4.1

制冰温度-螺杆式制冷机可达到较低的制冰温度, 一般-5.5~-7℃;多级压缩离心式制冷机两种工况性能较好, 制冰温度一般为-4~-6.5℃;单级离心式制冷机不宜达到较低的制冰温度, 一般在4~-3℃;活塞式制冷机可达到较低的制冰温度, 一般-5.5~-8℃, 但容量较小。

4.2

制冰量-制冷机在制冰工况的产冷量小于空调工况制冷量。在其他参数不变时, 一般蒸发温度每降低1℃, 产生冷量会减少2%~3%;设计时应根据设备性能参数确定。

4.3

冷凝温度-每降低1℃, 产冷量可提高1.5%, 风冷系统按当地逐时干球温度计算;水冷系统, 白天宜按32℃, 夜间蓄冷工况可按进水温度30℃考虑, 或根据当地的晚间实际气象统计参数计算冷却塔出水温度。

5. 蓄冷系统的确定

应根据建筑物类型及设计日冷负荷曲线、空调系统规模及蓄冷装置特性等因素确定。

5.1

有足够的空间设置蓄冷水池的非高层建筑, 可采用开式蓄冷水池的显热蓄冷系统。

5.2

蓄冷时段仍需供冷时, 宜另设直接向空调系统供冷的基载主机, 基载主机与蓄冷系统并联设置。

5.3

蓄冷时段所需冷量较少时, 也可不设基载主机, 由蓄冷系统同时蓄冷和供冷。

5.4

空调水系统规模较小、工作压力较低时, 可直接采用乙二醇循环, 否则宜采用板式热交换器的间接循环, 向空调系统供冷。

5.5 并联与串联的确定

冰蓄冷系统可采用并联或串联两种形式。

5.5.1 并联系统-双工况制冷机与蓄冰装置并联设置。

两个设备均处在高温 (进口温度8~11℃) 端, 能均衡发挥各自的效率。融冰泵可采用变频控制, 所有电动阀双位开闭;但其配管、流量分配、冷媒温度控制、运行操作等较复杂。适宜全蓄冷系统和供水温差小 (5~6℃) 的部分蓄冷系统。

5.5.2 串联系统-双工况制冷机与蓄冰装置串联布置, 控制点明确, 运行稳定, 可提供较大温差 (≥7℃) 供冷。

(1) 主机上游-制冷机处于高温端, 制冷效率高, 而蓄冰装置处于低温端, 融冰效率低。适合融冰特性较理想的蓄冰装置或空调负荷平稳变化的工程。

(2) 主机下游-制冷机处于低温端, 制冷效率低高, 而蓄冰装置处于高温端, 融冰效率高。适合融冰特性欠佳的蓄冰装置、封装式蓄冰装置或空调负荷变化较大的工程。

6. 蓄能系统的工程应用

6.1 工程概况

宜春市袁州区行政服务中心共有四栋建筑, 其中主楼为地上十二层, 地下一层, 建筑面积38730m2;会议中心为三层, 建筑面积8128.7 M2;信访中心 (有两栋, 副楼A、B) 为三层, 建筑面积9106m2, 总建筑面积为55964m2。夏季设计总冷负荷5300KW, 冷指标106W/m2, 冬季设计总热负荷3450KW, 热指标68.9W/m2。

6.2 冷源方案确定

本大楼是办公建筑, 冷负荷集中在电力高峰时段和电力平峰时段, 电力低谷时段空调系统根本没有冷负荷, 且全年供冷期内负荷极不平衡。选择常规制冷主机设备容量大, 且直接制冷的结果是制冷主机利用高价电来制冷, 低价电时段闲置, 造成不必要的浪费。

6.3 设计原则

(1) 经济

综合考虑影响初期投资及运行成本的各种因素。蓄冰空调系统中的蓄冰容量越大初期投资越高, 但可节约更多的运行成本, 因而在设计时, 须详尽研究系统的电力增容投资, 峰谷电价结构及设备初投资等资料, 以其达到最佳的经济效益, 在降低初期投资的同时节约更多的运行成本, 转移更多的高峰用电量。

(2) 高效节能

依据设计负荷的需求确定系统选型, 尽可能的减少各种设备的装机容量, 改善主机工作条件, 提高主机效率, 充分利用蓄冰装置的优势, 尽量减少系统的能耗。

(3) 完整可靠

评价蓄冰系统品质的最重要的依据是系统的整体效能及运行稳定性。

6.4 空调供冷与冰蓄冷系统设计及设备选型

(1) 本工程按冰蓄冷空调分量蓄冰模式设计, 冰蓄冷系统双工况螺杆主机和蓄冰装置为串联方式。空调系统配备双工况螺杆机组两台, 空调工况制冷量380RT/功率250kW, 制冰工况制冷量275RT/功率250kW, 机组分别在空调和制冰两种工况下运行。另配置空调工况制冷量380RT/功率248kW的基载机组一台。

(2) 蓄冰装置:系统选用不完全冻结式蓄冰盘管, 系统总蓄冰量为3300RTH, 蓄冰盘管共四套。

(3) 制冷板式换热器:板式换热器将蓄冰系统的乙二醇回路与空调系统回路隔离。板换水侧进出口温度为12/7℃, 乙二醇侧进出口温度为3.5/11℃, 选用换热量为2000kw的板换两台。

6.5 空调供热系统设计与设备选型

(1) 本工程按电热水锅炉分量蓄热模式设计, 蓄热系统采用电热水锅炉与蓄热槽串联系统流程。系统配备电热水锅炉两台, 单台供热量900kW。

(2) 蓄热装置:系统选用钢结构蓄热槽两台, 单台有效容积108m3, 蓄热温度90℃。

(3) 供热板式换热器:选用两台板式换热器, 换热量1725kW, 冷侧45/55℃、热侧85/50℃。

6.6 空调冷源系统流程

本工程冰蓄冷系统采用串联循环回路方式, 在此设计流程回路中, 双工况机组与蓄冰装置、制冷板式换热器、乙二醇泵等设备组成冰蓄冷系统, 根据气候特点和空调实际需求, 蓄冰系统可按以下四种工作模式运行:

(1) 主机制冰:在晚23:00~5:00期间, 双工况机组制冰蓄冷3300RTH;

(2) 融冰单独供冷:此时不开双工况机组, 冷量由融冰提供, 此模式可在春秋过渡季节或冷负荷较小期间运行;

(3) 主机单独供冷:该模式下, 主机负责大楼的全部冷负荷;

(4) 主机与融冰联合供冷:当设计日或负荷较大时, 选用该模式提供冷量。