空調(diào)冷熱源方案選擇方法分析

袁航

（重慶大恒建筑設(shè)計(jì)限公司　重慶　408000）

空調(diào)冷熱源方案選擇方法分析

袁航

（重慶大恒建筑設(shè)計(jì)限公司重慶408000）

我國(guó)改革開放30年來，我國(guó)經(jīng)濟(jì)快速穩(wěn)健發(fā)展，人民生活水平日益提高，空調(diào)已成為各類建筑不可缺少的重要組成部分，空調(diào)系統(tǒng)的末端采用風(fēng)機(jī)盤管，冷熱源的形式結(jié)合當(dāng)?shù)啬茉垂?yīng)情況和工程特點(diǎn)綜合考慮。本文結(jié)合工程實(shí)際情況，對(duì)目前建筑通常采用的電制冷機(jī)和鍋爐房配套作為冷熱源的空調(diào)系統(tǒng)做了簡(jiǎn)要論述。

空調(diào)；冷熱源；選擇方法

引言

近年來，建筑項(xiàng)目空調(diào)系統(tǒng)初投資與運(yùn)行費(fèi)用均較高，作為空調(diào)系統(tǒng)設(shè)計(jì)過程中的一個(gè)重要的決策環(huán)節(jié)，冷熱源方案的選擇非常重要。冷熱源形式不同，系統(tǒng)的初投資和能耗差別會(huì)很大。如何決策出合理的空調(diào)方式，需要對(duì)眾多影響因素進(jìn)行全面、綜合的考慮和權(quán)衡，如國(guó)家能源方針政策、當(dāng)?shù)啬茉唇Y(jié)構(gòu)和價(jià)格、項(xiàng)目投資狀況、建筑規(guī)模、檔次定位、運(yùn)營(yíng)管理模式以及氣象參數(shù)、空調(diào)系統(tǒng)的可行性、技術(shù)性和經(jīng)濟(jì)性、使用效果等。在國(guó)家能源政策發(fā)展趨勢(shì)的大前提下，既符合業(yè)主利益和意愿，又技術(shù)可靠、經(jīng)濟(jì)合理的冷熱源形式，才是比較適合具體項(xiàng)目的空調(diào)方式。

1　空調(diào)冷熱源選擇依據(jù)

不同冷熱源方案設(shè)計(jì)施工投入資金也不同，在選擇方案時(shí)應(yīng)進(jìn)行仔細(xì)的分析比較：①熱源應(yīng)優(yōu)先采用城市、區(qū)域供熱或工廠余熱。高度集中的熱源能效高，便于管理，有利于環(huán)保。②熱源設(shè)備的選用應(yīng)按照國(guó)家能源政策并符合環(huán)保、消防、安全技術(shù)規(guī)定，大中城市宜選用燃?xì)?、燃油鍋爐，鄉(xiāng)鎮(zhèn)可選用燃煤鍋爐。③若當(dāng)?shù)毓╇娋o張，有熱電站供熱或有足夠的冬季供暖鍋爐，特別是有廢熱、余熱可利用時(shí)，應(yīng)優(yōu)先選用溴化鋰吸收式冷水機(jī)組作為冷源。④當(dāng)?shù)毓╇娋o張，且有燃?xì)夤?yīng)，尤其是在實(shí)行分季計(jì)價(jià)而價(jià)格比較低廉的地區(qū)，可選用燃?xì)忮仩t、直燃型溴化鋰吸收式冷（熱）水機(jī)組作為冷熱源。直燃型溴化鋰吸收式冷（熱）水機(jī)組與溴化鋰吸收式冷水機(jī)組相比，具有熱效率高，燃料消耗少，安全性好，可直接供冷或供熱，初投資、運(yùn)行費(fèi)和占地面積少等優(yōu)點(diǎn)，因此在同等條件下特別是夏季有廉價(jià)天然氣可利用時(shí)，應(yīng)優(yōu)先選用直燃型溴化鋰吸收式冷（熱）水機(jī)組。⑤若當(dāng)?shù)責(zé)o上述的區(qū)域供熱或工廠余熱，也沒有燃?xì)夤?yīng)時(shí)，可采用燃煤、燃油鍋爐供熱，電動(dòng)壓縮式制冷機(jī)組供冷，或選用燃油型直燃式溴化鋰吸收式制冷機(jī)作為冷熱源。⑥若當(dāng)?shù)毓╇姴痪o張時(shí)，空調(diào)冷源應(yīng)優(yōu)先選用電力驅(qū)動(dòng)的制冷機(jī)。⑦根據(jù)建筑物全年空調(diào)負(fù)荷分布規(guī)律和制冷機(jī)部分符合下的調(diào)節(jié)特性系數(shù)，合理選擇制冷機(jī)的機(jī)型、臺(tái)數(shù)和調(diào)解方式，提高制冷系統(tǒng)在部分負(fù)荷下的運(yùn)行效率，以降低全年總能耗。⑧選用風(fēng)冷型制冷機(jī)組還是水冷型制冷機(jī)組需因地制宜，因工程而異。一般大型工程宜選用水冷機(jī)組，小型工程或缺水地區(qū)宜選用風(fēng)冷機(jī)組。⑨冷水機(jī)組一般選用2～4臺(tái)，機(jī)組之間考慮互為備用和輪換使用的可能性。從便于維護(hù)管理的角度考慮，宜首先選用同類型同規(guī)格的機(jī)組，從節(jié)能角度考慮，可選用不同類型不同容量機(jī)組搭配方案。⑩具備多種能源的大型建筑，可采用復(fù)合能源供冷、供熱。當(dāng)影響能源價(jià)格因素比較多，很難確定利用某種能源最經(jīng)濟(jì)時(shí)，配置不同能源的機(jī)組通常是最穩(wěn)妥的方案。11○夏熱冬冷地區(qū)、干旱缺水地區(qū)的中小型建筑，可采用空氣源熱泵或地下埋管式地源。

2　工程概況

本建筑總建筑面積13106m2，經(jīng)逐時(shí)計(jì)算，夏季空調(diào)的總冷負(fù)荷為1741kW（綜合最大值，含風(fēng)系統(tǒng)及水系統(tǒng)的溫升），冬季空調(diào)的總熱負(fù)荷673kW?？照{(diào)冷源由兩臺(tái)285TR螺桿式冷水機(jī)組提供。水專業(yè)與本專業(yè)共用熱源，水專業(yè)要求用熱量為360kW。熱源由設(shè)于地下一層兩臺(tái)常壓直接式燃?xì)鉄崴畽C(jī)組提供，再分別經(jīng)各自板換提供熱水?？照{(diào)冷凍水供回水溫度為7/12℃；一次空調(diào)側(cè)熱水供回水溫度為80/60℃，二次空調(diào)側(cè)熱水供回水溫度為60/50℃。圖1為空調(diào)冷熱源系統(tǒng)圖。

圖1　空調(diào)冷熱源系統(tǒng)圖

3　空調(diào)冷熱源布置

3.1鍋爐房位置選擇

該工程規(guī)劃用地比較緊張，因此，酒店鍋爐房建于地下1層，燃料選用燃?xì)?。由于五棟樓均屬于辦公性質(zhì)，人員比較密集，所以鍋爐房選在1號(hào)樓和2號(hào)樓之間空地下，與2號(hào)樓地下相連。具體布局詳見圖2。

3.2換熱站及電制冷機(jī)組設(shè)置

本工程共分為五個(gè)建筑單體，為縮短空調(diào)系統(tǒng)冷熱源至末端管路連接，便于水力平衡，并根據(jù)五棟樓的總平面布局圖（見圖2），本項(xiàng)目將空調(diào)機(jī)房和換熱站分為三個(gè)獨(dú)立的部分：一部分位于1號(hào)樓和3號(hào)樓地下連廊處（1號(hào)樓和3號(hào)樓中間位置）；另一部分位于2號(hào)樓和4號(hào)樓地下連廊處（2號(hào)樓和4號(hào)樓中間位置）；第三部分位于5號(hào)樓地下中間位置。上述三部分的空調(diào)機(jī)房和換熱站分別為相應(yīng)建筑的地上房間提供夏季制冷用冷凍水和冬季制熱用熱水。

圖2　具體布局

4　冷熱源系統(tǒng)

4.1空調(diào)冷熱水系統(tǒng)概述

本工程空調(diào)水系統(tǒng)采用兩管制，閉式循環(huán)，冷（熱）源產(chǎn)生的冷（熱）水通過一個(gè)分水器為空調(diào)末端設(shè)備提供冷（熱）水，空調(diào)末端設(shè)備經(jīng)換熱后的回水通過一個(gè)集水器返回冷（熱）源，如此反復(fù)循環(huán)，從而實(shí)現(xiàn)空調(diào)房間夏季制冷和冬季供熱的要求?？照{(diào)冷熱源系統(tǒng)流程示意圖見圖3。

圖3　空調(diào)冷熱源系統(tǒng)流程示意圖

4.2空調(diào)熱水系統(tǒng)

冬季空調(diào)系統(tǒng)采暖用熱水溫度為60℃/50℃。本工程熱源為來自院區(qū)鍋爐房提供95℃/70℃熱水，鍋爐房出來的熱水經(jīng)院區(qū)外網(wǎng)直埋分別接至三處地下室換熱站，經(jīng)表面式換熱器換熱后，供空調(diào)系統(tǒng)冬季采暖使用。每處換熱站內(nèi)選兩臺(tái)換熱器，每臺(tái)換熱器設(shè)計(jì)容量為設(shè)計(jì)熱負(fù)荷×0.65（寒冷地區(qū)取65%）×1.15（附加系數(shù)）；選用三臺(tái)變頻空調(diào)熱水循環(huán)泵，其中一臺(tái)備用，以方便集中供暖系統(tǒng)在采暖期進(jìn)行變流量調(diào)節(jié)。

4.3空調(diào)冷凍水及冷卻水系統(tǒng)

夏季空調(diào)系統(tǒng)冷源由分別設(shè)在三處地下室空調(diào)主機(jī)房?jī)?nèi)的電動(dòng)式冷水機(jī)組提供，冷凍水供回水溫度為7℃/12℃。制冷機(jī)組產(chǎn)生的熱量由設(shè)在屋頂?shù)睦鋮s塔帶走，冷卻水供回水溫度為37℃/32℃。每處電動(dòng)壓縮式冷水機(jī)組的總裝機(jī)容量分別根據(jù)計(jì)算的空調(diào)系統(tǒng)冷負(fù)荷確定，不另作附加。本工程所選用的冷水機(jī)組單機(jī)名義工況制冷量在1054～1758kW之間，冷水機(jī)組選用類型為螺桿式，且根據(jù)當(dāng)?shù)毓步ㄖ?jié)能設(shè)計(jì)標(biāo)準(zhǔn)的要求，冷水機(jī)組的性能系數(shù)不低于4.6。

4.4空調(diào)系統(tǒng)的定壓和膨脹

本工程采用高位膨脹水箱的方式來吸收空調(diào)水系統(tǒng)的膨脹量和穩(wěn)定系統(tǒng)壓力，定壓點(diǎn)設(shè)在集水器上。膨脹水箱放于空調(diào)系統(tǒng)的最高處，即分別在1號(hào)樓（1號(hào)樓高于3號(hào)樓）屋頂、2號(hào)樓（2號(hào)樓高于4號(hào)樓）屋頂及5號(hào)樓屋頂設(shè)膨脹水箱。膨脹水箱放置于屋頂?shù)南浪溟g內(nèi)，不單獨(dú)設(shè)房間。消防水箱間冬季需設(shè)置空調(diào)系統(tǒng)防凍，因此，膨脹水箱需架高布置，確保膨脹水箱的底部比空調(diào)水系統(tǒng)的最高點(diǎn)高出至少300mm。

4.5空調(diào)補(bǔ)水系統(tǒng)

本工程采用補(bǔ)水泵的方式為空調(diào)系統(tǒng)補(bǔ)水，補(bǔ)水點(diǎn)設(shè)在集水器上。每處空調(diào)系統(tǒng)選用2臺(tái)補(bǔ)水泵，一用一備，由設(shè)在屋頂消防水箱間內(nèi)膨脹水箱的高低水位控制補(bǔ)水泵的啟停。當(dāng)系統(tǒng)失水，膨脹水箱水位達(dá)到設(shè)定的最低水位時(shí)，補(bǔ)水泵啟動(dòng)補(bǔ)水，當(dāng)膨脹水箱水位達(dá)到設(shè)定的最高水位時(shí)，補(bǔ)水泵停止運(yùn)行。

5　結(jié)束語

本文結(jié)合工程實(shí)際情況，對(duì)目前建筑通常采用的電制冷機(jī)和鍋爐房配套作為冷熱源的空調(diào)系統(tǒng)在冷熱源的布置上及冷水系統(tǒng)、熱水系統(tǒng)、補(bǔ)水系統(tǒng)及系統(tǒng)的定壓和膨脹方式做了簡(jiǎn)要論述，以供參考。

[1]劉曉梅.夏熱冬暖地區(qū)某酒店冷熱源優(yōu)化設(shè)計(jì)[J].暖通空調(diào)，2010，40（1）：39～41.

[2]項(xiàng)國(guó)民，森田和義.空調(diào)冷熱源方案的優(yōu)化選擇[J].制冷與空調(diào)，2006（2）：102～104.

[3]王敏.花園國(guó)際大酒店冷熱源方案比較[J].山西建筑，2009，35（16）：191～192.

TU83

A

1673-0038（2015）12-0021-02

2015-3-6

袁航（1976-），男，工程師，本科，主要從事暖通設(shè)計(jì)工作。