第2章冷热源工程

1第2章空调冷热源的选择22.1空调冷热源的选择原则作为空调系统中最重要设备之一的冷热源，在工程设计方案阶段就应考虑。冷热源的选择依据不仅包括系统自身的要求，而且还要涉及到所在地区的能源结构、价格、政策导向、环境保护等。1）热源应优先采用城市、区域供热或工厂余热。2）在有燃气供应时，尤其是在实行分季计价、价格优廉的地区，可采用燃气锅炉、机组等供冷、供热。3）若无上述热源和气源时，可采用燃煤、燃油锅炉供热，电动压缩式冷水机组供冷或燃油吸收式机组供冷、供热。4）根据建筑物全年空调负荷分布规律和制冷机部分负荷下的调节特性系数，合理选择制冷机的机型、台数和调节方式，提高制冷系统在部分负荷下的运行效率，以降低全年总能耗。5）夏热冬冷地区、干旱缺水地区的中、小型建筑，可采用空气源热泵或地下埋管式地源热泵冷（热）水机组供冷、供热。6）当有天然水等资源可利用时，可采用水源热泵冷（热）水机组供冷、供热。7）在峰谷电价差较大的地区，利用低谷电价时段蓄冷（热）有显著经济效益时，可采用蓄冷（热）系统供冷（热）。8）在大型的商业或公共建筑群，有条件时宜采用热、电、冷联产系统或集中供冷、供热站。9）保护大气臭氧层，避免产生温室效应，积极采用HFC以及HCFC类替代制冷剂。3冷热水机组的性能系数1.制冷性能系数开启式制冷压缩机的制冷性能系数COP是指某一工况下，制冷压缩机的制冷量与同一工况下制冷压缩机轴功率的比值封闭式制冷压缩机的制冷性能系数COP是指某一工况下，制冷压缩机的制冷量与同一工况下制冷压缩机的输入功率的比值2.制热性能系数开启式压缩机在热泵循环工作时，其制热性能系数COP是指某一工况下，制冷压缩机的制热量与同一工况下制冷压缩机轴功率的比值封闭式压缩机在热泵循环工作时，其制热性能系数COP是指某一工况下，制冷压缩机的制热量与同一工况下制冷压缩机轴功率的比值kWkWPeCOP//0kWkWPinCOP//0kWkWPinhCOPh//kWkWPehCOPh//42.2冷热水机组的主要性能比较空调工程中常用的冷热水机组的机型有：1.往复活塞式冷水机组2.螺杆式冷水机组3.离心式冷水机组4.蒸汽溴化锂双效吸收式冷水机组5.直燃型溴化锂双效吸收式冷热水机组6.风冷热泵型冷热水机组7.机组的应用性能主要包括：制冷量范围、性能系数、调节特点等2.2.1活塞式冷水机组是一种最早用于空调工程中的机型。结构紧凑、占地面积小、操作简单、管理方便等，可为空调系统提供5~12℃左右的冷水，适用于负荷比较分散的建筑群以及制冷量小于580kW的中小型空调系统。1.单机制冷量最大制冷量约为1160kW，为扩大制冷量，一台冷水机组可以选用多台压缩机组装在一起，构成多机头冷水机组。目前，国内最多有配置8台压缩机的机组，机组制冷量达900kW。2.机组的性能评价国家标准GB/T18430.1-2001中规定，制冷量大于116kW的水冷式机组，性能系数COP不应低于3.6kW/kW，风冷式机组的COP不应低于2.57kW/kW3.能量调节制冷量调节靠调节压缩机台数过压缩机气缸的上载或卸载，有级调节。51蒸发器2冷凝器3压缩机62.2.2螺杆式冷水机组结构紧凑、运行平稳，冷量能无级调节，节能性好，易损件少。适用于制冷量在580~1163kW的高层建筑、宾馆、饭店、医院、科研院所等大、中型空调制冷系统。1.单机制冷量典型的制冷量范围为700~1000kW。2.性能评价国家标准GB/T18430.1-2001中规定，水冷式机组，制冷量大于230kW，性能系数不应低于3.85kW/kW。3.能量调节通过调节压缩机的排气量来调节制冷量，主要靠压缩机的能量调节机构来实现；多机头机组的能量调节还可由增减压缩机的运行台数来实现。4.应用工况范围《蒸气压缩循环冷水（热泵）机组工商业用和类似用途的冷水（热泵）机组》（GB/T18430.1-2001）规定的螺杆式冷水机组变工况性能温度条件见下表功能室内侧换热器室外侧换热器冷热水水冷式风冷式蒸发冷却式进口水温出口水温进口水温出口水温干球温度湿球温度干球温度湿球温度制冷5~1515.5~3321~4315.5~27制热40~5015~21－7~21782.2.3离心式冷水机组结构紧凑、质量轻、运转平稳、振动小、噪声较低、能实现无级调节，适用于制冷量于1163kW的大中型建筑物，如：宾馆、剧院、博物馆、商场、高层建筑、写字楼等大中型空调制冷系统。1.单机制冷量制冷量在1000kW以上。2.性能评价国家标准GB/T18430.1-2001中规定，水冷式机组，制冷量大于230kW，性能系数不应低于4.7kW/kW。3.能量调节1）变速调节改变压缩机的转速来调节排气量。此种方法调节最经济，但必须在电动机转速可变时才能采用。2）进口节流调节改变进口截止阀的开度开调节排气量。3）进口导流叶片调节用设置在压缩机叶轮前的进口导流叶片，使进口气流产生旋转，从而使叶轮加给气流的动能发生改变。4）冷凝器冷却水量调节通过调节冷却水量来改变制冷剂的冷凝温度，实现制冷量的调节5）旁通调节也称反喘振调节，即通过进、排气管之间设置的旁通管和旁通阀，使一部分高压气体旁通返回压缩机进气管。4.应用工况范围－－同螺杆式冷水机组。91离心式压缩机2电动机3冷凝器4蒸发器5仪表箱102.2.3溴化锂吸收式冷（热）水机组可分为：蒸汽型冷水机组、热水型冷水机组、直燃型冷热水机组，其中蒸汽型和直燃型应用得更为广泛。1.性能评价《公共建筑节能设计标准》（GB50189-2005）5.4.9规定：蒸汽、热水型溴化锂吸收式冷水机组和直燃型溴化锂吸收式冷（温）水机组应选用能量调节装置灵敏、可靠的机型，在名义工况下的性能参数应符合下表的规定。机型名义工况性能参数冷（温）水进/出口温度冷却水进/出口温度蒸汽压力MPa单位制冷量蒸汽耗量kg/kWh性能系数W/W制冷制热蒸汽双效18/130.80.251.4012/70.41.311.28直燃供冷12/730/351.10供热出口600.90111高压发生器2低压发生器3冷凝器4蒸发器5吸收器6蒸发器泵7抽气装置8发生器泵9吸收器泵10低温换热器11调节阀12高温换热器122.能量调节由安装在从吸收器到发生器去的稀溶液管路上的三通阀来完成的，可实现10%~100%范围内制冷量的无级调节。3.使用工况范围下表摘自GB/T18431-2001参数名义工况使用范围参数名义工况使用范围冷水出口温度75~10蒸汽压力MPa0.10.08~0.12108~130.250.20~0.301313~180.40.35~0.45冷却水进口温度30(32)24~340.60.50~0.65冷却水流量（％）10060~1200.80.65~0.852.2.5风冷热泵型冷（热）水机组在我国夏热冬冷地区的中、小型工程乃至大型工程中被广泛地应用。1.特点1）使用方便，只需接上电源和空调水管，不需要水冷却系统，即冷却塔、冷却水泵及冷却管路。132）不需要燃料输送管道和输送费用3）运行管理简单4）机组的价格较水冷机组和相同容量的制热设备贵2.性能分析1）按我国制定的标准，风冷热泵冷热水机组的额定制冷量指室外温度为35℃，出水温度为7℃时的制冷量。制冷量随冷水温度的提高而增加，并随室外温度的升高而减少。2）按我国标准，机组的额定制热量指室外空气干球温度为7℃，湿球温度为6℃，出水温度为45℃时的制热量。制热量随出水温度上升和室外温度下降而减少。此时还必须考虑周期除霜。3）机组生产厂提供的机组制热量均为瞬时制热量，并未计入除霜所引起的热量损失。为此，风冷热泵冷热水机组冬季的制热量，应根据室外空调计算温度修正系数和除霜修正系数按下式计算：0.80.921)C6C7(kW21，二次取每小时除霜一次取－机组除霜修正系数，，按产品样本选取；干球温度时的修正系数使用地区室外空调计算湿球温度球温度标准工况：室外空气干量产品样本中的瞬时制热机组制热量，KKqQKqKQ142.3空调冷热源能源的选择1.能源的种类1）电源目前，空调冷热水机组的能源绝大部分是电能。据估计，电动型机组在我国空调机型中占70%以上。电能是一种清洁、高品位能源，使用方便，机组能效比与自动化程度高。、注意鼓励采用冰蓄冷系统。2）蒸汽可用于蒸汽型溴化锂吸收式冷水机组。还可用于集中式空调热水系统的热源。3）燃油与燃气主要用于直燃型溴化锂吸收式机组。4）热水此处的热水主要指热网提供的高温热水，作为热水供热。2.冷热源的选择考虑1）工程的能源条件各地方、各工程的能源条件是不一样的，甚至差异很大，其中包括各地的能源政策、能源的价格，能源供应的可靠性等。在确定空调冷热源时，必须以具体工程的能源背景为基础，进行技术经济比较。电能燃气燃油蒸汽2）环境保护涉及建筑外环境与内环境。温室气体、噪声、废热152.4冷（热）水机组的配置1.负荷特点空调系统的冷热负荷是空调设备，包括冷热水机组选择、配置的依据。不同性质、不同类别的工程有着不同的负荷特点。1）旅馆建筑的最大负荷一般在傍晚或晚上2）办公建筑的室内负荷相对稳定3）体育馆与剧院等的负荷更为集中因此，如何配置机组，使它的冷热量不仅能满足最大负荷的需要，而且始终能与部分负荷相匹配，让机组在较高的效率下运行。2.机组台数与单机容量为了保证系统可靠地运行以及适应空调负荷的变化，机组宜配置多台。只有在很特殊的情况，如工程较小、机房面积不够，或投资有困难时，才考虑只设一台机组，且优先考虑多机头机组。当选用多台机组时，单机容量是否需要相同，主要根据系统负荷的情况，尤其是最小负荷值来定。如：有3台同容量机组，当负荷减小到只需运行一台机组时，机组仍具有较高的效率，那么3台同容量机组视为合理；反之，当负荷减小到对一台机组而言为很低的负荷率，在此负荷率下机组的运行效率很低，甚至不能正常运行时，则宜配置一台能较好匹配最小负荷的机组－－在办公楼中，在正常下班时间后，总是有少数人会滞留一段时间，此时的负荷一般占满负荷值很小的比例，若单机容量配置偏大，离心式机组会出现喘振，其他形式的机组也会出现不稳定运行工况。163.不同能源机组的匹配在当前各地能源结构差异较大、能源价格很复杂的情况下，选择单一能源的机组有时会受到制约或未必合理。如：1）全部采用电驱动冷水机组，电力应受到限制，或电压等级将因此提高以及变压器容量因此增大造成不经济2）当有廉价蒸汽、燃气或燃油，由溴化锂吸收式冷热水机组承担主要冷热负荷，但在某一时段又有较小冷负荷，若另配小容量电动机组效率更高时3）当配以两种能源的机组认为系统运行更可靠时172.5制冷机房冷（热）负荷的计算根据空调需要的冷负荷，计算出制冷机房设计的最大冷负荷、平均小时冷负荷，作为选择冷水机组类型、台数及确定制冷机房规模的依据。因此对各种冷负荷应进行细致分析研究。（1）根据各用户的冷负荷曲线相加，得到总冷负荷曲线，其最大值和平均值乘以冷量损耗系数，即得制冷机房的最大计算冷负荷和平均冷负荷。其中应注意常年负荷与季节性负荷的区别，特别是过渡季节的冷负荷影响设备的选型。（2）冷量损耗系数——考虑制冷装置和冷水系统的冷量损失概略计算时，氟利昂直接蒸发式系统1.05~1.10间接式系统1.10~1,152.6冷（热）水机组等设备类型及台数的确定1有关规定（1）一般空调用制冷机不考虑备用，台数不宜过多，并应与供冷负荷变化情况及运行调节要求相适合，即应能适应空调负荷全年变化规律当生产工艺有特殊要求必须连续运行的系统，可设置备用制冷机组（2）制冷量为580~1750kW的制冷机房，当选用活塞式或螺杆式制冷机组时，其台数不宜少于2台（3）中大型制冷机房，当选用1160kW的一台或多台离心式制冷机组时，宜同时设置1~2台制冷量小的压缩式制冷机组，以适应低负荷运转时的需要18各种水冷式冷水机组单机制冷量适用范围表4.3-8单机名义工况制冷量（kW）压缩机机型116活塞式、涡旋式116～700活塞式螺杆式700~1054螺杆式1054~1758螺杆式离心式1758离心式2机组主要性能参