中央空调方案设计比较

发布时间：2013-08-15 08:58:11 点击：

●项目概况：
　　苏州某单位食堂原建筑面积1600㎡左右，现改造后建筑面积增加到2300㎡左右，楼层为三层(局部四层)，功能包括职工食堂，包厢，会议室等。每层建筑面积约650㎡，根据甲方要求现增设中央空调设计。
　　●空调负荷：
　　单位面积空调冷负荷取310W／㎡，空调面积约2000㎡，总冷负荷为620KW。
　　●比较方案：
　　◆螺杆机组+冷却塔+循环水泵+风机盘管
　　◆风冷热泵+循环水泵+风机盘管
　　◆多联机中央空调
1原理比较
　　1.1螺杆机组中央空调系统
　　螺杆机组的核心是采用螺杆式压缩机。该压缩机是一种回转式的容积式气体压缩机，能在低蒸发温度或高压缩比工况下可单级压缩，通过滑阀装置，使制冷量可在10～100％范围内进行调节。螺杆机组COP值较高，但通过水载体输送到客户末端，有一定的冷量损失，而且只能实现单冷，制热还需另外配置锅炉等加热装置。
　　1.2风冷热泵集中中央空调系统
　　风冷热泵机组的输送介质通常为水溶液。它通过室外主机产生空调冷／热水，由管路系统输送至室内的各末端装置；在末端装置处冷／热水与室内空气进行热量交换，产生出冷／热风，从而消除房间冷／热负荷。它是一种集中产生冷／热量，但分散处理各房间负荷的空调系统型式。
　　该系统的室内末端装置通常为风机盘管。目前风机盘管一般均可以调节其风机转速（或通过旁通阀调节经过盘管的水量），从而调节送入室内的冷／热量，因此该系统可以对每个空调房间进行单独调节，满足各个房间不同的空调需求，同时其节能性也较好。但冷热水输配系统所占有一定安装空间。
　　1.3多联式空调机组
　　其工作原理是：由控制系统采集室内舒适性参数、室外环境参数和表征制冷系统运行状况的状态参数，根据系统运行优化准则和人体舒适性准则，通过变频等手段调节压缩机输气量，并控制空调系统的风扇、电子膨胀阀等一切可控部件，保证室内环境的舒适性，并使空调系统稳定工作在最佳工作状态。
　　多联机空调系统是在空调系统中，通过控制压缩机的制冷剂循环量和进入室内换热器的制冷剂流量，适时地满足室内冷热负荷要求的高效率冷剂空调系统。多联机空调系统需采用变频压缩机、多极压缩机、卸载压缩机或多台压缩机组合来实现压缩机容量控制；在制冷系统中需设置电子膨胀阀或其它辅助回路，以调节进入室内机的制冷剂流量；通过控制室内外换热器的风扇转速积，调节换热器的能力。
　　在变频调速和电子膨胀阀技术逐渐成熟之后，变频多联机空调系统普遍采用变频压缩机和电子膨胀阀。
　　空调系统在环境温度、室内负荷不断变化的条件下工作，而且系统各部件之间、系统环境与环境之间相互影响，因此多联机空调系统的状态不断变化，需通过其控制系统适时地调节空调系统的容量，消除其影响，是一种柔性调节系统。
　　分析结果：螺杆机组与风冷热泵通过二次载体水进行传送冷热量，冷热量会有一定的损失，而多联机是直接通过冷媒进行冷热交换，无二次载体，比较节能。
2造价比较
　　2.1、螺杆式冷水机组+供热锅炉+板式换热器+循环水泵+冷却塔+风机盘管
　　项目名称造价预算(万元)
　　螺杆式冷水机组60.0
　　冷却水循环泵2.4
　　冷冻水循环泵2.0
　　冷却塔3.9
　　供热锅炉+锅炉房8.1
　　冷水机组土建机房费用5.3
　　风机盘管等末端设备27.4
　　其他材料和安装调试费15.0
　　合计124.1
　　2.2风冷热泵系统
　　项目名称造价预算(万元)
　　风冷热泵外机65.0
　　辅助设备(包括水泵，膨胀水箱等)20.0
　　风机盘管等末端设备27.4
　　其他材料和安装调试费15.0
　　合计127.4
　　2.3多联机系统
　　项目名称造价预算(万元)
　　室外机55.0
　　室内机45.0
　　工程安装费22.0
　　合计122.0
　　分析结果：变频一拖多中央空调的一次性投资和风冷热泵机组，螺杆式冷水机组系统的一次性投资相差不多。
3．运行费用分析
　　3.1运行时间分析
　　食堂每天的使用的时间为中午和傍晚两段时间，按每段的使用时间为30分钟计，每天的使用时间为1小时。
　　冷水机组系统的结构特点（有一个冷媒和水进行冷热交换的过程），所以夏季必须在开饭前40分钟开启室外主机，开饭前10分钟开启室内末端进行房间预冷，因此夏季冷水机组系统真正的运行时间为每天140分钟（2.33小时）。冬季运行时必须在开饭前1小时开启供热锅炉，以使锅炉内的水温达到要求，开饭前40分钟打开循环水泵，以使系统内的空调水得到预热，开饭前10分钟开启室内末端进行房间预热。因此冬季供热锅炉的运行时间为每天180分钟（3小时），空调循环系统的运行时间为每天140分钟（2.33小时）。
　　风冷热泵系统的结构特点（有一个冷媒和水进行冷热交换的过程），所以必须在开饭前40分钟开启室外主机，开饭前10分钟开启室内末端进行房间预冷，因此风冷热泵系统真正的运行时间为每天140分钟（2.33小时）。
　　变频一拖多中央空调系统只需在开饭前10分钟开启室内机进行房间预冷，因此变频一拖多中央空调系统真正的运行时间为每天80分钟（1.33小时）。
　　3.2空调能耗分析
　　冷水机组系统制冷时的总耗电量约为160.3KW／h（包括冷水机组，循环水泵，冷却塔，风机盘管等），在制热时的总耗电量约为9.75KW／h，耗油量约为46.6K8／h
　　风冷热泵系统总耗电量约为248KW／h。
　　变频一拖多中央空调耗电量约为105KW／h（制热和制热的平均数值）
　　3.3运行费用分析
　　取每年运行180天，冬季和夏季各90天。电费为1元／KWh，柴油价格为4元／Kg。
　　冷水机组系统年运行费用为：
　　1×90×2.33×160.3+1×90×2.33×9.75+4×90×3×46.6=85987元
　　风冷热泵系统年运行费用为：
　　1×180×2.33×620／2.5=104011元
　　（备注：风冷热泵系统的耗电量中还未计算循环水泵的耗电量）
　　变频一拖多空调系统年运行费用为
　　1×180×1.33×620／3.5=42408元
　　分析结果：变频一拖多中央空调运行费用不到冷水机组，风冷热泵系统运行费用的一半。
4.设备使用寿命分析
　　冷水机组主机的一般设计使用寿命为26000小时，空调末端一般设计使用寿命为16000小时。则整个空调系统的平均使用寿命约为21000小时。
　　（备注：系统的使用寿命未考虑风管和水管的使用寿命，也未考虑风管和水管的锈蚀对整个系统的影响）。
　　风冷热泵主机的一般设计使用寿命为26000小时，空调末端一般设计使用寿命为16000小时。则整个空调系统的平均使用寿命约为21000小时。（备注：系统的使用寿命未考虑风管和水管的使用寿命，也未考虑风管和水管的锈蚀对整个系统的影响。）
　　变频一拖多空调设备的设计使用寿命一般为30000小时以上，最高可达40000小时。
　　分析结果：变频一拖多中央空调使用寿命为冷水机组系统使用寿命的1.4—1.9倍。
5．维护管理分析
　　冷水机组系统除需清洗室内的过滤网外，还需定期进行清洗室外主机旁的静电过滤器和对管道系统进行清洗和除垢，否则水垢在管道内越积越多后会影响系统的水流量，也会影响空调的使用效果。另外需定期清洗冷却塔，否则冷却塔内可能滋生军团菌。而供热锅炉需请压力容器检测站，每年进行检测，否则不准使用。因此冷水机组系统的维护管理非常麻烦，一般需派专人进行操作维护的工作。
　　风冷热泵系统除需清洗室内的过滤网外，还需定期进行清洗室外主机的水过滤器和对管道系统进行清洗和除垢，否则水垢在管道内越积越多后会影响系统的水流量，也会影响空调的使用效果。维护较麻烦，需找专业公司进行维护。
　　变频一拖多空调只需定期清洗室内的过滤网外，操作简单，维护方便，可自己进行维护。
　　分析结果：变频一拖多中央空调在运行维护的方便程度和费用方面要比冷水机组系统、风冷热泵系统好得多。
6.其他方面分析
　　冷水机组系统，风冷热泵的主机内由于采用大型螺杆式压缩机，并且没有变频控制，因此在开启时的启动电流非常大，对电网有一定的冲击，可能会影响其他电器的使用。另外冷水机组主机和供热锅炉须设置单独的机房放置，那么会占据建筑内的有效空间。（一般冷水机组主机和供热锅炉的机房设置在地下室内，以降低噪音的影响）。
　　变频一拖多空调系统由于采用多个小压缩机加变频技术，其开启时的电流只有1安培，然后再逐渐加大，绝对不会对电网带来冲击。另外室外机可安放于建筑的楼顶或落地放置，不会占据建筑内的有效空间。
　　分析结果：使用变频一拖多中央空调要比使用风冷热泵、冷水机组系统更简单、灵活。
7．总结
　　从以上的比较中可以看出：变频一拖多式空调系统在一次性投资方面与冷水机组系统中央空调差不多，但在运行费用、使用寿命、维护管理等方面具有明显优势。因此对本工程食堂改造工程来说，变频一拖多式空调系统无疑比集中式中央系统更适合。

苏州某办公楼集中空调工程冷热源部分方案的经济分析

一、工程概况：
　　总建筑面积10800米2，其中办公楼7000m2，宾馆3800m2，需要制冷、采暖、卫生热水（办公部分200人，宾馆部分200人），总冷负荷：1163kw，总热负荷1512kw（采暖1047kw，生活用热水464kw），办公楼定时供热水，宾馆部分24小时供热水，在高峰期热水负荷为930kw。
二、主机选型方案对比
1.方案A：选用1台BZ100VBH3远大V型燃油直燃机冬季夏季运行，并用一台约克公司生产的YORK-SPW981KW的燃油热水锅炉常年运行供生活用热水。
2.方案B：选用2台30HR-195型压缩式制冷机组夏季运行，选用两台燃煤锅炉，一台锅炉常年运行，冬季两台锅炉同时运行。
3.方案C：选用两台30HR-195型开利电制冷机组夏季运行，同时选用两台约克公司生产的YORK-SPW981KW的燃油热水锅炉，一台常年运行。
各方案投资、运转费见下表，单位万元

序号	比较项目	方案A	方案B	方案C
1	初投资	278.8	317.21	391.92
2	年运转费	92.56	79.52	97.56
3	建筑面积（米2）	147	311	228
4	人员编制	4	10	7

基本参数：电力增容费3400元/KVA 电费0.60元/KW.H
0#柴油2000元/吨煤价300元/吨溴化锂溶液2500元/吨
人工费10000元/年.人采暖季122天/年夏季100天/年
过渡季143天/年日开机时间12 小时/天
负荷系数0.6
三、小结：
　　通过上述分析可看出方案B的综合费用最低，方案A次之。方案B比方案A低10.4%比方案C低22.9%。方案B的综合费用低的主要原因是燃煤。煤与柴油的价格相差太大。以方案A、B为例，方案A年燃料费为方案B的2.24倍，虽然方案A年用电费低于方案B，但燃料加电的总能源费用高于方案B33.28%即21.5万元，所以从经济的角度出发宜推荐方案B

某娱乐中心冷冻站设计方案技术经济比较

前言
　　在空调技术快速发展的今天，工程设计中究竟选用哪一种冷（热）水机组？其经济性能、技术性能如何？本文以某工程为例，详细比较了水冷螺杆式冷水机组、风冷热泵螺杆式冷热水机组、直燃型溴化锂吸收式冷热水机组的经济技术性能，希望对工程设计中合理选择冷（热）水机组有所帮助。
工程概况及方案考虑
　　该娱乐中心为一座3层建筑，局部4层，建筑面积共5620m2。1层为冷冻站、厨房、中西餐厅、美容中心、浴室（内设冷、温、热水冲浪浴池，淋浴等）及客房（内设桑拿浴或按摩浴缸）。2层部分为KTV包房，其余为客房。3、4层全部为客房。2、3、4层客房均有浴缸等卫生设施。
　　娱乐中心设有风机盘管空调系统和集中供卫生热水系统。本冷冻站即负担空调系统冷、热量供应和卫生热水系统热量供应。系统冷热负荷见表1。
冷热负荷表1

	空调系统		卫生热水系统
	夏季（冷负荷）	冬季（热负荷）	夏季（冷负荷）	冬季（热负荷）
负荷/KW	747	632	471	816
水温/℃	7/12	60/55	65/40	65/40

本工程考虑三个方案：
方案1 选用2台水冷螺杆式冷水机组，设计工况产冷量分别为490KW和324KW，合计814KW，夏季供空调系统冷量；选用一台燃油热水器，设计工况产热量1454KW，夏季供卫生热水系统热量，冬季供空调系统热量和卫生热水系统热量。
方案2 选用一台直燃型溴化锂吸收式冷热水机组，设计工况产冷量805KW，产热量678KW，夏季供空调系统冷量，冬季供空调系统热量；选用一台燃油热水器，设计工况产热量827KW，夏季、冬季供卫生热水系统热量。
方案3 选用2台风冷螺杆式冷热水机组，设计工况产冷量380KW，合计760KW；产热量304KW，合计608KW，夏季供空调系统冷量，冬季供空调系统热量；选用1台燃油热水器，设计工况产热量为872KW，夏季、冬季供卫生热水系统热量。
各方案的技术经济性各方案的技术经济性比较（见表2）
因各方案燃油供应系统、卫生热水供应系统（除燃油热水器）均相同，故不进行比较。方案1、2、3供冷供热量均按表1（方案3冬季空调系统供热量为608KW）。
各方案的技术经济性分析由表2可以看出：
初投资
方案1最低，方案2次之，方案3最高。
方案2中直燃型溴化锂吸收式冷热水机组燃料供应系统与燃油热水器共用，故不需再增加此项投资。
运行费
夏季：方案1最低，方案2次之，方案3最高；
冬季：方案2最低，方案1次之，方案3最高。
折旧费
方案1最低，方案2次之，方案2最高。
表2 各方案技术经济性

项目		方案1	方案2		方案3
设计工况产冷量（夏）/KW		814	814		760
水温/℃		7/12	7/12		7/12
设计工况产热量（冬）KW		1454	678	872	608	872
水温/℃		65/57	60/55.8	65/40	45/40	65/40
机房面积/m2		198	184.5		144
耗电量/KW	设备容量	279	87.7		294.4
	运行容量(夏)	236.5	87.7		289.8
	运行容量(冬)	19.1	27.5		240.2
最大小时耗油量/kg/h	(夏)	42.3	99.5		42.3
	(冬)	130	124.7		73.4
初投资/元	土建费①	237600	221400		172 800
	设备费②	710 737	1425945		1 814 896
	安装费	58 276	48896		26 210
电力增容费/元	供配电贴费③	139500	43830		147150
	电源建设资金	310000	97400		327000
	其它	31000	9740		32700
合计		1487113	1847211		2520756
运行费④/元/h	(夏)	246.8	271.7		282.0
	(冬)	292.1	286.2		316.1
折旧费⑤/元/a		52 537	158 607		120 415
负荷调节范围	(夏)	15%～100%	20%～100%		15％～100％
		无级调节	无级调节		无级调节
	(冬)	30%～100%	30%～100%		30%～100%
		无级调节	无级调节		无级调节
控制操作		自动保护,自动控制,手动调节,操作简单	电脑自动控制，自动保护,负荷自动调节,操作简单,( 键开机，键关机）		电脑自动控制，自动保护,负荷自动调节,操作简单,( 键开机，键关机）

耗电量
方案2最低，方案1次之，方案3最高。
耗电量增大，不仅电力增容费增加，自备电源的容量和费用也随之增加，因些该项投资亦很可观。对于中、西部等电力供应比较紧张的地区，高档娱乐、休闲中心必须考虑自备电源。方案2自备120KW柴油发电机组，夏季停电时，即可保证空调系统和小功率电器运行。而方案1和方案3则分别需270KW和330KW，甚至方案1、3因需太大的自备电源而无法办到。
噪声和振动
方案1噪声和振动都较大，因冷水机组设在大楼内，噪声和振动若处理不好将影响大楼的室内环境。
方案2噪声和振动都很小，不会影响大楼室内环境。
方案3噪声和振动较小，但冷热水机组设在屋顶上，需采取减振措施。
运行可靠性
方案1设备故障率较低，且2台设备可互相备用，运行可靠性高。
方案2为单台设备，备用性差。但溴化锂吸收式冷（热）水机组本身转动部件少，设备故障率低，运行可靠性高。国产溴化锂吸收式制冷机一般7～15d抽一次真空，抽真空不影响机组运行。对机组的清洗和维护可在春秋季节停机时进行。
方案3设备故障率低，且2台设备可互相备用，运行可靠性高。
机房面积
方案1设备外形最小，但选2台设备，机房面积最大。
方案2为单台设备，虽然设备庞大，但机房面积并不太大。
方案3虽然所选设备庞大，并为2台，但因冷热水机组置于屋顶上，不占机房面积，因而方案3机房面积最小。
结论
　　方案1选择国产水冷螺杆式冷水机组，价格便宜，体积小，技术成熟，运行可靠，使用寿命长。但噪声大、振动大、耗电量大。虽然制冷量调节方便，但耗电量减少不大，大、中型机房需不同冷量机组搭配使用。若采用半封闭压缩机或进口压缩机，噪声、振动可减小，但价格却高得多。
　　方案2溴化锂吸收式冷（热）水机组，耗电量很少，转动部件少，故障率低，运行可靠，噪声小，振动小，制冷量调节方便，中小型机房可单台使用。机组以LiBr水溶液为工质，对大气环境污染较少。寿命比螺杆式机组短。冷却水耗量比螺杆式机组大。
　　目前，国内风冷热泵螺杆式冷（热）水机组压缩机多为进口，且为多台压缩机组合。运行可靠，操作管理方便，制冷量调节方便，噪声振动较小，无需冷却水系统。可放置在屋顶或室外地坪上，减少机房面积，甚至可以不要机房，这一点对于商业性建筑非常有利。但机组价格高，耗电量大。冬季供热受室外气温影响较大。室外气温降低，机组制热量减少，效率降低。当空气换热器表面温度低于0℃时，表面将结霜，机组需定期进行除霜，既耗能，又影响供热。供热水温度较低，不超过50℃，影响末端空调设备换热效率。
　　任何一种冷冻站方案都不能尽善尽美。工程中要因地制宜，既要考虑冷冻站的初投资、运行费等经济性能，也要考虑冷冻站的噪声、振动、运行、操作、维护管理等技术性能，与工程整体及周围环境相协调；既要考虑当前投资效益，也要考虑长远利益，合理选择冷冻站方案。
经综合考虑本工程拟选用方案2。
注：
①土建造价按1200元/m2计。
②设备费仅包括流程图中出现的设备（含燃油热水器）。设备费为设备单价加8%运杂费、安装调试费。
③电力增容费功率因数按90%计，供配电贴费450元/（KVA），电源建设资金1000元/（K VA），其它100元/（KVA）。电源建设资金兑现电量3a后开始还本付息，分10a等额还清。
④0#柴油价2150元/t。动力电价0.659元/KWh（娱乐中心）。
⑤折旧年限房屋按30a计，直燃型溴化锂吸收式。

上一篇: 中央空调系统方案设计

下一篇: 烟叶库送风管道解决方案

【关闭当前页面】【打印】

解决方案

项目案例

产品中心

设计选型

法瑞服务

合作伙伴

关于法瑞

中央空调方案设计比较