空调冷热源

空调冷热源（共8篇）

空调冷热源 篇1

0 引言

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.

[2]GB 50736—2012, 民用建筑供暖通风与空气调节设计规范[S].

空调冷热源 篇2

1.施工方案已批准，采用的技术标准、质量和安全控制措施文件齐全;燃油、燃气机组的施工图已经消防部门审批;

2.设备及辅助材料进场检验合格，设备安装说明已熟悉；

3.基础验收已合格，并办理移交手续;

4.道路、水源、电源、蒸汽、压缩空气和照明等满足设备安装要求;

5.设备利用建筑结构作为起吊、搬运的承力点时，应对建筑结构的承载能力进行核算，并应经设计单位或建设单位同意再利用;

空调冷热源 篇3

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.

克拉玛依某综合楼空调冷热源选择 篇4

新疆油田公司新建综合楼拟在G217国道以南, 规划克拉玛依西郊环路以东建设新驻地。用地规模350m×260m, 面积约为9.1×103m2。克拉玛依气候特点:干燥少雨、春秋多风、夏季炎热、冬季寒冷, 冬夏季温差大, 属暖温带、极端大陆性干旱荒漠气候。属严寒B区, 年采暖期约165d, 供冷天数120d。最热月平均温度27.4℃, 最冷月平均温度-15.7℃。

综合楼建筑运用了周边院落式的平面布局形式, 形式分为“回”字形 (比喻) , 建筑主体3层, 总建筑面积达11045m2, 建筑总高度13.5m, 内设办公、住宿、餐饮、健身娱乐休闲等功能。采用中央空调+独立新风的空调方式, 夏季冷指标85W/m2, 冬季热指标80W/m2, 计算夏季总冷负荷938.83kW, 冬季总热负荷883.60 kW。

根据新建综合楼选址、建设地点的能源条件、结构、价格以及国家节能减排和环保政策相关政策的有关规定, 在满足新建综合楼冬、夏季供冷、供热以及生活热水需求情况下, 从技术经济及环境效益角度出发, 合理确定冷、热源形式。

1 备选方案可行性分析

根据新建综合楼选址, 克拉玛依油田能源供应情况, 可选择冷热源有2种形式, 即:天然气直接燃烧;电能。

其能源供应情况如下:

1) 克拉玛依油田天然气资源丰富, 价格低廉 (0.95元/m3) , 发热量44404.16kJ/m3。天然气量供应充足, 空气污染量小, 不存在废灰废渣固体污染。

2) 新疆本地电能的80%以上来自于燃煤发电, 每kW电能消耗标准煤0.40kg以上, 该电能为非清洁能源, 对空气污染大, 存在废灰废渣固体污染。

1.1 方案一

新建一座制冷站, 选用直燃溴化锂吸收式冷温水机, 制冷、采暖、生活用水一机三用, 满足新建综合楼空调、供热、生活热水需求。

方案利用克拉玛依油田充足且廉价的天然气资源, 依靠直燃溴化锂吸收式冷温水机提供制冷、供暖、生活热水。采用制冷站独立新建方式, 该方案工程总投资437.85万元, 主要设备如下。

1) 直燃溴化锂吸收式冷温水机BZ50IXD型2台, 单台机组夏季制冷量582kW, 夏季天然气耗量41m3/h, 天然气入户压力5～8kPa, 提供7/12℃冷水, 冷却水温度32/38℃;冬季制热量449kW, 冬季天然气耗量37m3/h, 提供60/55℃热水, 冬、夏季耗电量均为3.8kW。

2) 冷水循环水泵KQW100-160型3台, 备用1台;单台流量110m3/h, 扬程38mH2O, 功率18.5kW。

3) 补水泵KQW40-200A型2台, 备用1台;单台流量5.9m3/h, 扬程44mH2O, 功率4kW。

4) 冷却水循环水泵KQW100-250 (I) 型3台, 备用1台;单台流量160m3/h, 扬程50mH2O, 功率37kW。

5) 冷却塔 CTA-160UFW型2台, 单台流量160m3/h, 风机电机功率5.5kW。

6) 水处理装置, 型号为LDZN-2, 处理量Q=2m3/h。

7) 板式换热器 (BRB0.3-1.6-10-E) , F=10m2。

1.2 方案二

建一座新建制冷站及锅炉房, 制冷设备选用螺杆式冷水机组, 满足新建综合楼空调需求。选用全自动常压燃气卧式热水锅炉, 满足新建综合楼供热、生活热水需求。

方案中夏季选用螺杆式冷水机组作为空调冷源, 它具有能效比高, 振动小等特点, 便于分级控制出力。机械摩擦小, 不会出现喘振等特点。新建的锅炉房作为冬季热源, 选用全自动常压燃气卧式热水锅炉2台, 提供60/50℃热水, 满足新建综合楼供热需求。 选用全自动常压燃气卧式热水锅炉1台, 提供60℃热水, 满足新建综合楼生活热水需求。该方案采用制冷站与锅炉房集中合建方式, 该方案工程总投资410.53万元, 主要设备如下。

1) 螺杆式冷水机YSFAFAS55CME型2台, 单台机组夏季制冷量500kW, 耗电量为131.8kW。提供7/12℃冷水, 冷却水温度30/35℃。

2) 冷水循环水泵同方案一。

3) 补水泵同方案一。

4) 冷却水循环水泵KQW100-200 (I) A型3台, 备用1台, 单台流量150m3/h, 扬程44mH2O, 功率22kW。

5) 冷却塔 CTA-120UFW型2台, 单台流量120m3/h, 风机电机功率5.5kW。

6) 全自动燃气常压卧式热水锅炉2台, 备用1台, 型号为CWNS1.02-85/60-Q-A, 单台锅炉额定产热量为1160kW, 供热介质为85/60℃热水, 天然气耗量123m3。

7) 循环水泵2台, 备用1台, 型号KQW100-200 (I) A型, 单台流量Q=60m3/h, H=41mH2O, N=15kW。

8) 全自动钠离子交换器, 型号为LDZN-2, 处理量Q=2m3/h。

9) 全自动燃气常压卧式热水锅炉1台, 型号CWNS0.5-85/60-Q-A, 单台锅炉额定产热量为465kW, 供热介质为60℃热水, 天然气耗量49.3m3。

2 方案的选择确认

由于新建综合楼选址在G217国道以南附近, 周围为戈壁油田区域, 远离克拉玛依市区, 无可依托热源及供热管网。利用克拉玛依油田充足且廉价的天然气资源, 依靠直燃溴化锂吸收式冷温水机提供制冷、供暖、生活热水, 可满足新建综合楼夏季供冷、冬季供热以及生活热水需要, 推荐按方案一实施。

该工程的实施, 满足新建综合楼夏季供冷、冬季供热以及生活热水需要, 降低了运行费用, 降低CO2、NOX排放, 还可以减少SO2及灰渣排放, 环境效益明显。方案一的工艺流程如图1所示。

3 效益分析

3.1 经济效益分析

3.1.1 投资及运行费用

天然气价格按0.95元/ m3, 电费按0.68元/kWh, 夏季每天供冷时间为14h, 全年总供冷时间为1680h, 制冷时机组平均负荷按70%计算。冬季每天供暖时间为24h, 全年总供暖时间为3960h, 供暖时锅炉平均出力按70%计算。

投资及运行费用如表1所示。

3.1.2 经济效益比较

方案一年运行费用比方案二少37.03万元, 但一次性投资多出27.32万元, 运行1年后, 方案一比方案二节省9.71万元。按方案一实施, 即选用直燃溴化锂吸收式冷温水机, 制冷、采暖、生活用水一机三用, 经济效益比较好。

3.2 环境效益比较

3.2.1 环境污染物排放情况

燃烧1m3天然气及1kg标煤所排放的污染物如表2所示。

3.2.2 环境效益比较

两个方案的消耗电能由燃煤产生, 每kW电需消耗标煤0.40kg。耗电大的制冷方式环境污染严重。新疆油田公司新建综合楼冷热源按方案一实施, 可以减少温室气体CO2、NOX排放, 还可以减少SO2及灰渣排放, 从而减轻固体废料造成的环境污染十分明显。冬、夏季污染物排放量如表3、表4所示。

4 结语

通过以上分析得知, 在严寒且燃气气源供应充足且廉价地区, 远离市区, 无依托热源情况下, 采用直燃溴化锂吸收式冷温水机作为公共建筑冷热源。综合制冷、采暖、生活用水一机三用, 优势十分突出, 对于减少工程投资, 降低运行费用、减少环境污染具有明显优点。

摘要：结合当地能源情况, 比较两种冷热源方案, 根据制冷机热力循环过程与消耗能源不同, 从工程总投资、运行管理、环境污染角度出发, 提出在克拉玛依油田这类气源充足的寒冷地区公共建筑空调冷源应选择溴化锂直燃型冷热水机组。

关键词：空调冷热源,工程投资,运行费用,环境污染,选择

参考文献

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

[2]刘泽华, 等.空调冷热源工程[M].北京:机械工业出版社, 2005.

空调冷热源 篇5

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.

浅谈空调系统冷热源的发展及选择 篇6

1 空调冷热源的作用

建筑是人们生活与工作的场所。现代人类大约有4/5的时间在建筑物中度过,建筑环境对人类的寿命、工作效率、产品质量起着极为重要的作用。空调工程的任务,就是要在任何环境下,将室内空气控制在一定的温度、湿度、气流速度和一定的洁净度[3]。公共建筑物的空气调节是改善工作条件,提高工作效率的一项重要措施。为了保证产品的质量和必要的工作条件,除了上述“四度”要求外,同时还规定波动幅度不得大于一定范围。

为实现上述空调要求,夏季必须要有充足的冷源,而冬季又必须要有充足的热源。空调系统热源主要有自备锅炉、热电厂、城市热网供热、热泵等。除了热泵机组在我国的工程应用起步较晚之外,其他热源技术在我国应用都已经相当成熟。

获取空调冷源的过程就是制冷过程。而制冷过程实质上是一个物理过程,其中制冷过程就是从低于环境温度的物体中吸取热量,并将其转移给环境介质的过程。由于热量只能自发地从高温物体传给低温物体,因此,实现制冷就必须以消耗能量(如电能、热能或太阳能等)作为补偿。

2 空调系统冷热源选择研究的意义

冷热源是一个空调系统的重要组成部分,其设计合理与否,直接影响空调系统的使用效果、运行的经济性等问题。目前,在空调系统中普遍使用电力驱动或热力驱动的冷水机组作为空调系统的冷源,这两类冷水机组又包括很多具体形式。空调系统热源主要有自备锅炉、热电厂、城市热网供热、热泵等。上述各种不同的冷源和热源形式经过组合,形成了多种空调冷热源方案。因此,在空调设计中,可供设计人员选用的空调冷热源形式的种类是很多的。冷热源方案的选择是空调系统设计过程中的一个重要决策环节。出于冷热源形式的不同,空调系统的投资、运行费和能耗差别很大,设计人员仅凭借工程经验,对空调冷热源做出可靠的优劣分析和判断是比较困难的。所以,迫切需要一种简单实用的决策方法为设计者提供依据。

3 空调系统冷热源技术发展现状

当前空调冷热源技术呈现出日趋多元化的趋势,能源利用途径、品种数量和利用效率都大大提高,但各种冷热源设备的能源转换差别很大,能源品种主要还是集中在常规能源方面。当前的冷热源研究呈现出以下几个特点[1,2,4,5,6]:1)分别向大型化和小型化两个极端发展;2)热源品位趋低;3)能源利用率提高;4)高环保性。

当前空调冷热源技术主要包括以下几种:1)新能源开发和利用。目前,世界上空调冷热源的新能源应用研究主要集中在太阳能、地热能、天然气、燃料电池、核能、水电等方面。相对于煤炭、石油等化石能源来说,天然气还处于刚刚被开发利用的阶段,今后有很好的发展前景,天然气的燃烧效率比煤炭和石油都高,热值大,因此其CO2和NOx等污染物排放标准比煤炭和石油要低得多,是一种相对很清洁的能源。目前以天然气为燃料的锅炉和制冷机组早已投入使用并产生了良好的经济效益。2)冷热电联产(CCHP)。CCHP是一种建立在能源梯级利用概念基础上,把制冷、供热(采暖和卫生热水)、发电等设备构成一体化的联产能源转换系统,其目的是为了提高能源利用率,减少需求侧能耗,减少碳、氮、硫氧化合物等有害气体的排放。与传统的能源转换技术相比,其最大的特点是能源利用率高达90%以上,对环境的影响很小。CCHP机组形式灵活,特别适应于地广人稀、能源短缺和特殊场合的应用。3)热泵技术。热泵就是靠高位能拖动,迫使热能从低温位热源流向高温位热源的位置,它既可用于供热也可用于制冷。热泵制冷的原理就是逆卡诺循环,其系统组成和功能也与普通的制冷机组相同,因此通过一个四通阀的调节就可实现同一套热泵机组冬夏季供暖/空调的转换。由于它可以将不能直接利用的低品位热能转换为可利用的高位能,而驱动整个热泵系统运行所消耗的功占其总供量的1/3甚至更低,从而达到节约高位能的目的,广泛应用于暖通空调、热回收等领域。4)蓄冷空调。蓄冷空调利用夜间电力富余时候制冰和低温水蓄冷,在用电高峰期融冰和取用低温水制冷,不但避开了用电高峰期可能引起的运行事故,还可以提高电能的利用率,避免重复建设,节省运行费用。

蓄冷空调系统的技术路线有两条:全负荷蓄冷和部分负荷蓄冷。全负荷蓄冷的策略是将用电高峰期的冷负荷全部转移至电力低谷期,全天冷负荷均由蓄冷冷量供给,用电高峰期不开制冷机。全负荷蓄冷系统所需的蓄冷介质的体积很大,机房建筑和设施占地面积也很大,设备投资高,一般用在一些特殊的场合如体育场、剧场等需要在瞬间放出大量冷量和供冷负荷变化相当大的地方。部分负荷蓄冷就是只蓄存全天所需冷量的一部分,用电高峰期间由制冷机组和蓄冷装置联合供冷,这种方法制冷机组和蓄冷装置的容量小,技术经济合理,这是目前最实用、应用最多的一种方法。

4 空调系统冷热源选择研究的方法

目前,国内外有许多人进行空调冷热源方案选择的研究,有从事几个方案技术经济评价的;也有用价值功能分析法、灰色物元分析法、模糊数学分析法等方法进行研究的,这些方法应用在研究空调冷热源方案选择时,有许多局限性[3,7,8]。

5 结语

本文介绍了空调冷热源的作用、发展及选择意义,为正确选择冷热源提供了基本依据。实际上各种类型的空调冷热源,由于系统自身及其影响因素错综复杂,均有其各自的优缺点。目前,较难寻求到既满足环保要求,又要节约能源;既在技术上安全、可靠,又使用寿命长、经济效益好等各目标同时最优的方案。但是从冷热源技术和设备来看,今后空调冷热源技术将朝着多元化的趋势发展,能源利用途径、品种数量和利用效率都将大大提高。冷热源分别向大型化和小型化两个极端发展,其热源趋向低品位,能源的利用率会进一步提高,高环保性和网络化、智能化、信息化也将是其发展方向。

参考文献

[1]王平利.空调冷热源方案选择方法的研究[D].成都:西南交通大学硕士学位论文,2002.

[2]张维亚.空调系统冷热源方案选择方法的研究[D].天津:天津大学工程硕士学位论文,2004.

[3]李先瑞.对供热空调冷热源方案选择有影响的若干问题[J].节能与环保,2002(8):15-19.

[4]魏鋆,张维亚.空调冷热源方案经济技术比较[J].华北科技学院学报,2004,1(3):52-54.

[5]沈红.空调冷热源经济技术比较[J].建筑热能通风空调,1999(2):50-52.

[6]涂光备,高林,涂岱昕,等.商业中心空调工程冷热源方案的分析[J].煤气与热力,2001,21(4):354-358.

[7]刘向龙.集中空调系统冷热源选择方案的比较分析[J].制冷与空调,2006(2):58-60.

空调冷热源 篇7

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.

建筑冷热源优化选型模型 篇8

在数学建模过程中, 考虑的因素越多越能接近问题的实际情况, 而相应研究的复杂度将大幅度增加;若考虑的因素太少, 则不能反映实际问题的真实面貌。因此, 应根据实际情况的需要, 决定考虑因素的多少。

本文讨论建筑冷热源优化选型模型, 即是为了辅助建筑冷热源选型决策建立的评价型数学模型。依照其考虑因素的多少, 建筑冷热源模型又可分为单目标评价模型及多目标评价模型[1]。

1 单目标评价模型

在实际工作中, 将众多的建筑冷热源影响因素化繁为简, 不考虑环境影响等, 仅对冷热源的初投资和运行费用进行比较分析来确定各种方案的取舍, 将这种以工程经济学为基础的单目标评价模型称为经济评价模型。根据是否考虑时间因素, 经济评价方法可分为静态分析方法和动态分析方法两类[2]。

单目标评价模型有操作简单、易于实现等优点, 使其在实际工程中得到广泛应用。但由以上分析可以看出, 这种模型也存在不足, 特别是在节能、健康、环保等要求日益受到重视情况下, 单目标评价模型就不能很好地反映被评对象的综合品质, 于是综合评价模型就逐渐受到人们的关注[3,4,5,6,7]。

采用综合评价模型进行建筑冷热源选型决策, 必须合理考虑众多影响因素。通常情况下, 各项影响因素往往又具有矛盾性。例如, 建筑冷热源系统中采用了热回收设备对周围环境的热污染减少或采用清洁能源减少了对大气的污染, 具有较高的环保型, 与之相伴的就可能增加设备的初投资或运行费用。在这种情况下, 若采用定性分析, 依靠决策者的主观判断和经验, 若决策者有丰富的经验, 或待决策方案的优劣明显, 定性分析就能够很好地解决问题。但是实际工作中方案的影响因素众多, 各因素之间的尺度 (单位) 不同, 没有一定的可比性, 方案的优劣并不是那么明显。同时主观判断的模糊性、不确定性等因素影响了决策的效率。为了使决策过程更简单明了, 提高决策效率, 采用数学模型, 定量分析的方法就显得非常适用。这就需要对各种需要考虑的因素进行解析化和定量化, 把不同单位的各因素统一到同一个平台上来考虑, 利用一定的数学模型, 找到最优的方案。

2 多目标决策的基本概念

一般情况下, 评价系统的各种目标都是从不同侧面反映系统的, 很难用其中一个指标来代替。因此, 这类问题一般无各目标的统一最优解可取。故在处理多目标问题时, 多采用非劣解和选优解两个概念。

在处理有n个目标f1 (X) , f2 (X) , …, fn (X) , X={X1, X2, …, Xn}, 使得所有的目标都最大, 即maxf1 (X) , maxf2 (X) , …, maxfn (X) 的问题中, 总存在着非劣解X*, 对于所有的X, 当i=1, 2, ..., n (i≠j) 时, 都有fi (X) ≤fj (X*) , 至少存在一个j, 使fj (X) >fi (X*) , 则X*叫非劣解。通俗地说, 就是能使一些目标达到极大值, 而对另一些目标则不一定能达到极大值的X*叫非劣解。

在所有非劣解中按照一定的法则选择一个较好的解作为决策, 这个解称为选优解。

3 建筑冷热源优化分析模型分类

经济评价模型是目前工程上常用的方法, 它所考虑的因素相对较少, 简单明了, 易于实现, 但也有考虑不周的缺点。

综合评价模型通常都是基于某种原理, 对各种需要考虑的因素进行定量权衡, 采用数学模型, 对冷热源选择的目标进行优化。依照其计算系统能效的方法, 综合评价模型可分为热平衡分析模型、火用分析模型。

建筑冷热源优化选型模型的分类如图1所示。

1) 热平衡分析模型。

即系统能效的计算基于热力学第一定律, 这种方法依据的是能量的数量守恒关系。

2) 火用分析模型。

即系统能效的计算基于热力学第一和第二定律的方法, 是评价系统是否节能的重要手段[8,9,10]。物质由于其所处的状态与某一基准状态不相平衡而具有的做功的能力定义为火用, 体现了能源的“质”和“量”两个方面的利用情况。

4 火用分析方法的优点

当前能源利用效率的研究主要有两种方法:一是基于热力学第一定律的热平衡方法;二是基于热力学第二定律和第一定律的火用分析方法[11]。

热力学第一定律指出进入系统的能量等于系统输出的能量和系统内能的变化量之和。第一种方法依据的是能量的数量守恒关系, 通过分析, 揭示出能量在数量上转换、传递、利用和损失的情况, 确定出某个系统质的能量利用或转换效率。由于该种方法和由此得到的评价指标是基于热力学第一定律基础之上的, 故成为“热平衡方法”和“热平衡效率”。

第二种方法依据的是能量中火用的平衡关系, 即热力学第一和第二定律。通过分析, 揭示出能量中火用的转换、传递、利用和损失的情况, 确定出该系统或装置的火用利用效率。由于这种分析方法和评价指标是居于热力学第一和第二定律基础之上的, 故成为“火用方法”和“火用效率”。

这两种方法互有联系又各有特点。热平衡分析方法的特点是不同质的能量在数量上的平衡, 只考虑了量的利用程度, 反映的只是量的外部损失。这为节能研究指明了一定的方向, 例如回收余热, 回收目前尚未利用的废弃物资、副产品以及减少物料的泄漏、加强保温等以减少能量的外部损失。使用该方法在短期的节能工作中, 往往可以取得较大的效果。企业和系统内部的热平衡分析是必要的, 这也是火用方法的基础。但是由于热平衡分析方法无法揭示系统内部存在的能量“质”的变化和损耗, 不能深刻揭示能量损耗的本质, 而且由于能效率的分子分母常常是不同质的能量的对比, 不能科学地表征能的利用程度, 有时热平衡分析甚至会常给人以假象, 给出错误信息, 使人们造成错觉。在此情况下, 就需要进一步做好火用分析[12]。

例如按照热平衡方法的观点, 10000kJ的热量在100℃下转换为机械功的能力应该与800℃时的相等, 但实际上10000kJ的热量在100℃下转换为机械功的能力大约只是800℃时的1/3左右, 这个结果与火用分析方法的结果是一致的[11]。从实质上来说, 火用是一切实际热力过程得以进行的推动力。

由以上分析可以看出, 虽然多目标决策的具体方法众多, 但是从实际出发, 解决建筑冷热源优化的多目标决策问题, 大多应用价值分析法、AHP层次分析法、多目标模糊决策方法等。同时由分析还可以看出, 基于火用分析的综合评价模型比其他模型更科学、更深入、更全面。

参考文献

[1]赵加宁, 罗志文.暖通空调设计方案综合评价决策进展与展望[J].洁净与空调技术, 2005, (3) :12-16.

[2]刘泽华, 彭梦珑, 周湘江.空调冷热源工程[M].北京:机械工业出版社, 2005.

[3]Katarina Heikkila.Environmental impact assessment u-sing a weighting method for alternative air-conditioningsystems[J].Building and Environment, 2004, 39:1133-1140.

[4]A.Eltez, I.B.Kilkis.An AHP approach for evaluating geo-thermal district energy system[J].ASHRAETRANS, 1999, 105 (2) :771-775.

[5]Robert Tozer, Antonio Valero.Thermoeconomics appliedto HVAC systems[J].ASHRAETRANS, 1999, 105 (2) :1247-1255.

[6]Tozer Robert, M.A.Lozano.Thermoeconomics applied toair conditioning with cogeneration[J].Building ServicesResearch&Technology, 1995, 17 (1) :120-132.

[7]Tozer Robert, J.Missenden.Thermoeconomics applied tofan coil systems[C].CIBSE Natinal Conference, London.

[8]E.Bilgen, H.Takahashi.Exergy analysis and experimentalstudy of heat pump systems[J].Exergy, 2002, (2) :259-265.

[9]J.G.Cervantes, E.Torres.Experiment on a solar-assis-ted heat pump and an exergy analysis of the system[J].Applied Thermal Engineering, 2002, 22:1289-1297.

[10]A.Hepbasli, O.Akdemir.Energy and exergy analysis of aground source heat pump system[J].Energy conversion&management, 2004, 45:737-753.

[11]杨东华.火用分析和能级分析[M].北京:科学出版社, 1986.