制藥工業(yè)潔凈空調(diào)系統(tǒng)冷熱源方案運(yùn)行費(fèi)用比較

山東省醫(yī)藥工業(yè)設(shè)計(jì)院 250013

提要：本文引用部分制冷設(shè)備資料介紹了空調(diào)系統(tǒng)冷熱源選擇，同時(shí)就業(yè)主感興趣的幾種方案作出了說(shuō)明和比較，并簡(jiǎn)單介紹了工程投資。在冷熱源選擇的具體問(wèn)題上，作者提出了一點(diǎn)個(gè)人的看法和意見(jiàn)。

關(guān)鍵詞：冷熱源；電制冷；地源熱泵；吸收式機(jī)組

項(xiàng)目為醫(yī)療器械車(chē)間，潔凈區(qū)建筑面積為4700m2，潔凈級(jí)別為C（萬(wàn)）級(jí)，吊頂高度為3.2米。經(jīng)過(guò)風(fēng)量計(jì)算、負(fù)荷計(jì)算，車(chē)間潔凈空調(diào)系統(tǒng)最大用冷量為3267kW，最大加熱量為1899kW（折合0.2MPa蒸汽3.1t/h）。

項(xiàng)目設(shè)計(jì)初期，建設(shè)單位提出了車(chē)間空調(diào)系統(tǒng)冷、熱源的選擇問(wèn)題，于是我們依據(jù)手頭的設(shè)備樣本數(shù)據(jù)及建設(shè)單位的使用意向?qū)Ω黝愋屠?、熱源設(shè)備的運(yùn)行費(fèi)用做了一個(gè)比對(duì)。

隨著暖通空調(diào)技術(shù)的深入發(fā)展，以消耗不同能源、采用不同供暖、制冷方式的空調(diào)系統(tǒng)在各個(gè)領(lǐng)域得到了越來(lái)越廣泛的應(yīng)用。不同的集中供熱、制冷方式有不同的適應(yīng)性，集中供熱、制冷方式選擇的是否合理將直接影響能源的利用和環(huán)境質(zhì)量。制冷、供熱方案應(yīng)根據(jù)供冷、熱要求（耗冷、熱量，供冷、熱方式，水溫要求等）、工程建設(shè)地點(diǎn)的水源情況（水溫、水質(zhì)、水量等）以及電源、其他動(dòng)力源籌備等方面進(jìn)行技術(shù)經(jīng)濟(jì)比較。既要有較好的經(jīng)濟(jì)指標(biāo)，又要考慮當(dāng)?shù)氐目尚行?。?jīng)過(guò)與建設(shè)單位溝通，參考類似項(xiàng)目常用冷、熱源方式，選擇下列三種方式做運(yùn)行費(fèi)用的初步比對(duì)分析：

（1）、水冷螺桿冷水機(jī)組制冷+蒸汽加熱

（2）、地源熱泵系統(tǒng)

（3）、燃?xì)庑弯寤嚴(yán)洌幔┧畽C(jī)組

1、螺桿式冷水機(jī)組及燃?xì)庑弯寤嚴(yán)洌幔┧畽C(jī)組的優(yōu)缺點(diǎn)

項(xiàng)目螺桿式溴化鋰吸收式

動(dòng)力源電能燃?xì)?/p>

主要優(yōu)點(diǎn)1、與活塞式相比結(jié)構(gòu)簡(jiǎn)單，運(yùn)行部件少，無(wú)往復(fù)運(yùn)動(dòng)的慣性力，轉(zhuǎn)速高，運(yùn)轉(zhuǎn)平穩(wěn)，振動(dòng)小。中小型密閉式機(jī)組的噪聲較低，機(jī)組重量輕。

2、單機(jī)制冷量較大，由于缸內(nèi)無(wú)余隙容積和吸、排氣閥片，因此具有較高的容積效率。單級(jí)活塞式壓縮比通常不大于10，且容積效率隨壓縮比的增加急劇下降。而螺桿式容積效率高，壓縮比可達(dá)20，且容積效率的變化不大。COP高。多級(jí)壓縮可用于冰蓄冷。

3、螺桿式易損件少，零部件僅為活塞式的十分之一，運(yùn)行可靠，便于維修。

4、對(duì)濕沖程不敏感，允許少量液滴入缸，無(wú)液擊危險(xiǎn)。

5、調(diào)節(jié)方便，制冷量可通過(guò)滑閥進(jìn)行無(wú)級(jí)調(diào)節(jié)。1、加工簡(jiǎn)單，操作方便，制冷量調(diào)節(jié)范圍大，可實(shí)現(xiàn)無(wú)級(jí)調(diào)節(jié)。

2、運(yùn)動(dòng)部件少，噪聲低、振動(dòng)小。溴化鋰溶液無(wú)毒，對(duì)臭氧層無(wú)破壞作用。

3、直燃型吸收式制冷機(jī)由于與鍋爐結(jié)合為一體，減少了許多中間環(huán)節(jié)，熱效率提高。直燃型制冷機(jī)與單效蒸汽型和熱水型比較，燃料消耗減少40%。機(jī)組可直接供冷與供熱。一次投資、占地面積以及運(yùn)行費(fèi)用都比較少，安全性比鍋爐高，沒(méi)有鍋爐要求嚴(yán)格。直燃型在部分負(fù)荷下運(yùn)行時(shí)，相對(duì)應(yīng)的熱效率不會(huì)下降。其調(diào)節(jié)性能比電動(dòng)式優(yōu)越。

4、吸收式制冷的成本低，運(yùn)行費(fèi)用少。機(jī)房面積小，且能安裝在戶外。

5、制冷主機(jī)用電量較少，約為同等制冷量壓縮式制冷主機(jī)用電量的二十分之一。因此適用于電力緊缺的地區(qū)。

主要缺點(diǎn)1、單機(jī)容量比離心式小。

2、轉(zhuǎn)速比離心式低。潤(rùn)滑油系統(tǒng)比較龐大和復(fù)雜，耗油量較大。噪聲比離心式高（指大容量）。

3、部分負(fù)荷下的調(diào)節(jié)性能較差。1、使用壽命比壓縮式短。

適用范圍1、單機(jī)容量≤1758kW但不小于700kW。

2、有足夠的電源。1、單機(jī)容量在170～3490kW之間。

經(jīng)過(guò)比對(duì)可以發(fā)現(xiàn)，在設(shè)備運(yùn)行的可靠性、技術(shù)先進(jìn)性、節(jié)能性、結(jié)構(gòu)緊湊性、安裝操作維修方便性、噪聲振動(dòng)性等方面，總的說(shuō)來(lái)，螺桿式冷水機(jī)組在技術(shù)上比溴化鋰吸收式冷水機(jī)組成熟可靠，在調(diào)試、運(yùn)行維護(hù)方面比溴化鋰吸收式機(jī)組方便；溴化鋰吸收式冷水機(jī)組的一次能耗比電動(dòng)式制冷機(jī)組高。由于不同的冷源設(shè)備具有各自不同的性能特點(diǎn)，各適用于一定的外部條件。在電力緊張地區(qū)，溴化鋰吸收式機(jī)組可作為空調(diào)冷源的優(yōu)先選擇，其中直燃式機(jī)組一般采用輕柴油或城市煤氣為燃料，污染物排放量小但燃料成本高。當(dāng)環(huán)保要求高、地價(jià)昂貴、電力增容費(fèi)較高、冬季需采暖、又經(jīng)技術(shù)經(jīng)濟(jì)比較較為合理時(shí)，可采用直燃式機(jī)組。

2、各方案運(yùn)行費(fèi)用比較

因?yàn)闈崈艨照{(diào)系統(tǒng)由較嚴(yán)格的溫、濕度要求，夏季空氣處理過(guò)程中表冷除濕后需經(jīng)過(guò)再加熱控制送風(fēng)溫、濕度，而冬季需加濕控制送風(fēng)溫、濕度。在以上三種冷、熱源方案中均無(wú)法解決夏季再熱和冬季加濕問(wèn)題。這兩個(gè)空氣處理過(guò)程需另行考慮。

下表所列數(shù)據(jù)為上述三種方案滿足空調(diào)冷、熱負(fù)荷要求是設(shè)備耗電量及運(yùn)行費(fèi)用，依據(jù)下列基礎(chǔ)數(shù)據(jù)得出：

工業(yè)用電價(jià)格：0.8174元/度，工業(yè)用蒸汽價(jià)格：218元/t，工業(yè)用天然氣價(jià)格：3.61元/m3；夏季制冷系統(tǒng)運(yùn)行時(shí)間為100天，每天工作16小時(shí)；冬季供熱系統(tǒng)運(yùn)行時(shí)間為140天，每天工作16小時(shí)。

序號(hào)比較內(nèi)容水冷螺桿冷水機(jī)組制冷+蒸汽加熱地源熱泵系統(tǒng)燃?xì)庑弯寤嚴(yán)洌幔┧畽C(jī)組

1制冷機(jī)臺(tái)數(shù)222

2制冷量kW1723.217201745

3制冷耗電量kW374.6326.811.6

4冷卻水泵耗電量kW453045

5冷卻塔耗電量kW11011

6冷凍水泵耗電量kW454537

7制熱量kW-2122.61349

8制熱耗電量kW-521.411.6

9熱水水泵耗電量kW-3018.5

10制冷燃?xì)夂牧縨3/h--127

11制熱燃?xì)夂牧縨3/h--144

12加熱蒸汽耗量t/h3.1--

13夏季運(yùn)行費(fèi)用（元）12440171050980.2273600.13+1467104

14冬季運(yùn)行費(fèi)用（元）15137921091994.178731.97+2328883.2

15合計(jì)（元）27578092142974.34148319.3

從上表可知，以年運(yùn)行費(fèi)用進(jìn)行比較，燃?xì)庑弯寤嚴(yán)洌幔┧畽C(jī)組制冷方案的年運(yùn)行費(fèi)用最高，水冷螺桿冷水機(jī)組制冷+蒸汽加熱系統(tǒng)次之，地源熱泵系統(tǒng)年運(yùn)行費(fèi)用最低。

3、結(jié)語(yǔ)

由以上分析可知，采用地源熱泵系統(tǒng)，具有運(yùn)行費(fèi)用低、安全、環(huán)保的優(yōu)勢(shì)；但確定方案前仍需對(duì)工程建設(shè)地點(diǎn)進(jìn)行詳細(xì)的地質(zhì)勘測(cè)，確保系統(tǒng)能安全、穩(wěn)定的從地下提取冷、熱量。

水冷螺桿冷水機(jī)組制冷+蒸汽加熱系統(tǒng)雖然運(yùn)行費(fèi)用較高，但適用場(chǎng)合較多，廠區(qū)只要有電、有蒸汽即可。目前多數(shù)項(xiàng)目仍在繼續(xù)使用這一方案。

燃?xì)庑弯寤嚴(yán)洌幔┧畽C(jī)組制冷方案運(yùn)行費(fèi)用最高，燃料消耗巨大，多數(shù)藥廠都會(huì)受制于燃料問(wèn)題。目前采用這一方案的項(xiàng)目較少。

平時(shí)工作中也會(huì)有個(gè)別項(xiàng)目因使用時(shí)間或系統(tǒng)較小等原因采用風(fēng)冷熱泵型直膨式單元機(jī)。這種情況比較特殊，系統(tǒng)冷熱源都通過(guò)消耗電能來(lái)實(shí)現(xiàn)，能耗較大。這種系統(tǒng)更多的用在系統(tǒng)較小、廠區(qū)無(wú)蒸汽、不適宜使用冷水機(jī)組的場(chǎng)合，但室外機(jī)蒸發(fā)器與室內(nèi)機(jī)距離不宜過(guò)遠(yuǎn)，一般一臺(tái)室外機(jī)蒸發(fā)器只能供給一個(gè)送風(fēng)系統(tǒng)，組成整體式機(jī)組。直接蒸發(fā)式表冷器不易調(diào)節(jié)，在大面積的車(chē)間潔凈空調(diào)系統(tǒng)中不建議使用。

參考文獻(xiàn)：

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