水冷螺桿式冷水機(jī)組選型分析比較
隨著能源的日益消耗及緊張和社會(huì)對(duì)節(jié)能環(huán)保事業(yè)重視程度的不斷提高，設(shè)備的合理配置和經(jīng)濟(jì)運(yùn)行是廣大客戶和技術(shù)人員關(guān)心的問題。在一般飯店類建筑水冷螺桿式冷水機(jī)組的能源消耗約占到建筑總能源的一半或以上，而水冷螺桿式冷水機(jī)組又是空調(diào)系統(tǒng)耗能的核心部分，對(duì)于業(yè)主而言合理的主機(jī)配置不僅可以減少投資更可以在運(yùn)營中大大地降低運(yùn)行能耗。一般而言水冷螺桿式冷水機(jī)組主機(jī)選型可以遵循以下方法：
一、 首先分析當(dāng)?shù)啬茉磧r(jià)格，在主機(jī)選型中盡量避開高價(jià)能源種類：
不同種類能源價(jià)格見表1－1
表1－1 不同種類能源的單位熱值價(jià)格
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能源名稱 |
0＃柴油 |
天然氣 |
0.6MPa蒸汽 |
電 |
標(biāo)準(zhǔn)煤 |
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單位熱值 |
10200 Kcal/㎏ |
8600 Kcal/m3 |
65×104 Kcal/m3 |
860 Kcal/KWh |
4500 Kcal/㎏ |
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能源價(jià)格 |
6.0元/㎏ |
2.6元/ m3 |
140元/ m3 |
0.75元/ KWh |
0.6元/㎏ |
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每萬大卡熱值單價(jià) |
5.88元 |
3.02元 |
2.15元 |
8.72元 |
1.33元 |
注：表1－1中，隨各地的能源價(jià)格不同，每萬大卡熱值單價(jià)也會(huì)不同。因標(biāo)準(zhǔn)煤通過燃煤鍋爐使用時(shí)污染大，在許多城市以限制使用，且煤鍋爐熱效率低只有60％左右，考慮熱效率后每萬大卡熱值單價(jià)也需達(dá)到2.22元，且各地的原煤熱值也有很大差異，所以在以下的比較中僅按商品蒸汽為標(biāo)準(zhǔn)。
從表1－1中可以看出不同的能源種類，每萬大卡熱值單價(jià)也是不同的，而往往一個(gè)特定區(qū)域所擁有的能源種類是固定的。如在我國西部地區(qū)煤、天然氣等能源價(jià)格便宜，而在東部地區(qū)又缺少這些優(yōu)勢(shì)，所以在中央空調(diào)驅(qū)動(dòng)能源選擇時(shí)應(yīng)選擇當(dāng)?shù)氐淖顑?yōu)勢(shì)能源。中央空調(diào)分制冷和制熱兩部分，有些機(jī)型可冷暖兩用，空調(diào)驅(qū)動(dòng)能源種類見表1－2
表1－2 不同類型水冷螺桿式冷水機(jī)組的能效比及輸出能量單價(jià)
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主機(jī)類型 |
吸收式 |
活塞式 |
螺桿式 |
離心式 |
渦旋式 |
模塊式 |
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能源種類 |
0＃柴油 |
天然氣 |
蒸汽 |
電 |
電 |
電 |
電 |
電 |
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功能 |
冷暖雙效 |
單冷 |
單冷 |
單冷 |
雙效 |
雙效 |
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COP(制冷) |
1.2－1.33 |
1.2－1.33 |
1.0－1.3 |
3.57－4.16 |
4.50－5.56 |
4.76－6.0 |
4.0－4.35 |
約3.82 |
|
COP(制熱) |
0.95 |
0.98 |
0.95 |
――― |
――― |
――― |
2.5－4.0 |
約3.2 |
|
輸出單位冷量單價(jià)(元/104Kcal) |
4.42－4.9 |
2.27－2.52 |
1.65－2.15 |
2.1－2.44 |
1.57－1.94 |
1.45－1.83 |
2－2.18 |
約2.28 |
|
輸出單位熱量單價(jià)(元/104Kcal) |
6.19 |
3.08 |
2.26 |
――― |
――― |
――― |
2.18－3.49 |
約2.73 |
注：表1－2中，輸出單位冷量（熱量）的單價(jià)隨表1－1中能源價(jià)格的變動(dòng)而變動(dòng)。
從表1－2中可知，不同類型的中央空調(diào)驅(qū)動(dòng)能源種類不同，COP（能效比）也不一樣，電制冷壓縮式空調(diào)COP明顯高于吸收式。雖表1－1中電的單位熱值單價(jià)最高，但用于空調(diào)制冷時(shí)，輸出單位冷量的單價(jià)又是另外一種情況，了解這一參數(shù)對(duì)水冷螺桿式冷水機(jī)組的選擇更具有指導(dǎo)意義。
一、 水冷螺桿式冷水機(jī)組的選擇：
1、制冷設(shè)備選擇：
表1－2中能源價(jià)格參照的是我國東南部地區(qū)的一般單價(jià)，按表中的數(shù)據(jù)，選擇空調(diào)制冷主機(jī)時(shí)應(yīng)首選電驅(qū)動(dòng)類空調(diào)；但在我國的西、北部地區(qū)，由于煤、天然氣等自然資源充足，價(jià)格也有較大優(yōu)勢(shì)，或有些城市實(shí)行天然氣峰谷價(jià)，在夏季氣價(jià)較低，或有些建筑靠近市政熱力管網(wǎng)有較低價(jià)格的商品蒸汽，以上這些情況可以考慮選用吸收式空調(diào)主機(jī)，但我個(gè)人認(rèn)為最好在天然氣或市政蒸汽價(jià)格有較大優(yōu)勢(shì)時(shí)才選用吸收式空調(diào)，因?yàn)橥陨夏茉磧r(jià)格的上漲速度會(huì)高于電價(jià)上漲速度，且吸收式空調(diào)有效率逐年下降的缺點(diǎn)。
2、采暖設(shè)備的選擇：
按表1－2所示，部分空調(diào)只有單冷功能，冬季采暖必須通過其他設(shè)備，因電的單位熱值單價(jià)最高，且需有大功率的供電設(shè)備與之配套，所以一般不采用電直接采暖的方式。冬季采暖常通過熱水鍋爐、容積式交換器、板式交換器、蒸汽散熱片等設(shè)備，采用燃油、天然氣、蒸汽等間接采暖。設(shè)備選型應(yīng)根據(jù)當(dāng)?shù)刈顑?yōu)勢(shì)單位熱值的能源種類取定，已采用空調(diào)水系統(tǒng)的，為減少投資一般不再采用蒸汽散熱片采暖方式。
三、電驅(qū)動(dòng)水冷螺桿式冷水機(jī)組的選型：
1、全年綜合部分負(fù)荷值的計(jì)算：
在選擇電驅(qū)動(dòng)中央空調(diào)主機(jī)時(shí)，不同機(jī)型的選擇也會(huì)對(duì)運(yùn)行能耗產(chǎn)生影響，按表1－2所示，不同的電制冷空調(diào)COP不一樣，且同一設(shè)備隨著實(shí)際使用負(fù)荷的變化COP也會(huì)產(chǎn)生變化。在同樣的工作條件下，大部分冷水機(jī)組在部分負(fù)荷下工作時(shí)COP會(huì)有不同程度的下降，也就是說：某一冷水機(jī)組在實(shí)際使用負(fù)荷達(dá)到該機(jī)組的額定負(fù)荷或達(dá)到該機(jī)組單機(jī)頭額定負(fù)荷的整數(shù)倍時(shí)能效比最高，而在實(shí)際使用中冷水機(jī)組在很多時(shí)候是在部分負(fù)荷的情況下運(yùn)行的，所以冷水機(jī)組的全年綜合部分負(fù)荷值COP對(duì)于空調(diào)主機(jī)的選型比表1－2中給定的COP值更具有參考意義。
為了計(jì)算空調(diào)系統(tǒng)全年運(yùn)行能耗和對(duì)不同冷水機(jī)組部分負(fù)荷性能進(jìn)行比較，美國制冷空調(diào)協(xié)會(huì)根據(jù)美國29個(gè)城市25年的平均氣象條件，在ARI550/590-1998標(biāo)準(zhǔn)中給出了部分負(fù)荷計(jì)算系數(shù)，即該空調(diào)負(fù)荷在全年空調(diào)系統(tǒng)運(yùn)行時(shí)間內(nèi)出現(xiàn)的百分?jǐn)?shù)，見表1－3表1－3 部分負(fù)荷計(jì)算系數(shù)
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負(fù)荷率/％ |
計(jì)算系數(shù) |
負(fù)荷率/％ |
計(jì)算系數(shù) |
|
100 |
0.01 |
50 |
0.45 |
|
75 |
0.42 |
25 |
0.12 |
從表1－3可以看出，空調(diào)負(fù)荷非滿負(fù)荷運(yùn)行時(shí)間占運(yùn)行中時(shí)間的99％，可見全年綜合部分負(fù)荷值的計(jì)算相當(dāng)重要，全年綜合部分負(fù)荷值（IPLV）按下式計(jì)算：
IPLV=0.01A+0.42B+0.45C+0.12D (KW/KW)
式中 A――在100％負(fù)荷下的COP
B――在75％負(fù)荷下的COP
C――在50％負(fù)荷下的COP
D――在25％負(fù)荷下的COP
由于中國和美國的氣象條件不同，空調(diào)的使用條件不同，所以按表1－3中的計(jì)算系數(shù)也有變化，但由于美國是世界空調(diào)行業(yè)的領(lǐng)跑者，許多國家的空調(diào)制造參數(shù)都是參考美國行業(yè)協(xié)會(huì)的標(biāo)準(zhǔn)，所以表1－3對(duì)我們計(jì)算全年綜合部分負(fù)荷值仍有較重要的參考價(jià)值，其中特定空調(diào)部分負(fù)荷下的COP可以按廠家提供的技術(shù)參數(shù)取定。
2、幾種常規(guī)壓縮式冷水機(jī)組的優(yōu)缺點(diǎn)及選擇：
⑴、活塞式冷水機(jī)組：
活塞式冷水機(jī)組通過活塞在氣缸內(nèi)的往復(fù)運(yùn)動(dòng)壓縮制冷劑，從而達(dá)到制冷的目的，按壓縮機(jī)數(shù)量分為單機(jī)頭和多機(jī)頭冷水機(jī)組，市場(chǎng)上用于空調(diào)系統(tǒng)的一般是多機(jī)頭冷水機(jī)組，配置多機(jī)頭冷水機(jī)組具有明顯的節(jié)能效果，這種機(jī)組在部分負(fù)荷時(shí)仍有較高的效率，而且多機(jī)頭順序啟動(dòng)，每臺(tái)壓縮機(jī)功率小，對(duì)電網(wǎng)沖擊小，該機(jī)型的最大特點(diǎn)是：多個(gè)機(jī)頭同時(shí)對(duì)應(yīng)多個(gè)制冷回路，這幾個(gè)回路可以同時(shí)運(yùn)行，也可以單獨(dú)運(yùn)行，起到互為備用的作用，提高了機(jī)組運(yùn)行的可靠性，用于民用建筑的單機(jī)制冷量范圍約為30－500KW；
優(yōu)點(diǎn)：a、機(jī)組裝置簡單；
b、使用普通金屬材料、容易加工、造價(jià)低、維修成本低；
c、多機(jī)頭互為備用，整機(jī)運(yùn)行可靠；
d、多機(jī)頭每臺(tái)壓縮機(jī)制冷量小，隨空調(diào)負(fù)荷的變化，經(jīng)常能維持壓縮機(jī)處于滿負(fù)荷工作狀態(tài)；
缺點(diǎn)：a、與其他冷水機(jī)組相比能效比低；
b、工作部件多、易損件多、維修頻率高；
c、調(diào)節(jié)性能差；
d、往復(fù)運(yùn)動(dòng)慣性力大，震動(dòng)及噪音較大；
該機(jī)型在小冷量領(lǐng)域具有一定的優(yōu)勢(shì)，在總冷負(fù)荷不大于500KW且只配置一臺(tái)冷水機(jī)組時(shí)，可優(yōu)先選用該機(jī)型。
⑵、水冷螺桿式冷水機(jī)組：
螺桿式壓縮機(jī)是一種容積型回轉(zhuǎn)式壓縮機(jī)，它依靠氣缸內(nèi)一對(duì)螺旋齒轉(zhuǎn)子相互嚙合旋轉(zhuǎn)，造成由齒形空間形成的基元容積的變化，實(shí)現(xiàn)對(duì)制冷劑氣體的壓縮，從而達(dá)到制冷目的。該機(jī)型按壓縮機(jī)數(shù)量分為單機(jī)頭和多機(jī)頭，根據(jù)轉(zhuǎn)子類型又分為單螺桿和雙螺桿，該機(jī)組通過安裝在兩個(gè)轉(zhuǎn)子的高壓側(cè)之間的滑閥來調(diào)節(jié)能量，可使能量在100％～10％之間連續(xù)無級(jí)調(diào)節(jié)，螺桿式冷水機(jī)組的的單機(jī)容量一般為120～1000KW.
優(yōu)點(diǎn)：a、與活塞式相比運(yùn)動(dòng)部件少、無往復(fù)運(yùn)動(dòng)的慣性力、運(yùn)行平穩(wěn)可靠，可在較高的壓縮比工況下運(yùn)行；
b、機(jī)組易耗件少，零部件僅為活塞式的1/10，易于維修；
c、制冷量調(diào)節(jié)范圍大，制冷量可通過滑閥在10％－100％的范圍內(nèi)無級(jí)調(diào)節(jié)；
d、能效比高、部分負(fù)荷特性好；
由于水冷螺桿式冷水機(jī)組具有上述特征，在集中式空調(diào)制冷系統(tǒng)中正在逐步替代活塞式冷水機(jī)組。
缺點(diǎn)：a、加工精度和裝配精度的要求高，造價(jià)較高；
b、能效比比離心機(jī)組低；
該機(jī)型目前在公共建筑中選用的幾率較高，制冷總負(fù)荷在500－2000KW時(shí)可優(yōu)先選用該機(jī)型。一般同時(shí)配置多臺(tái)機(jī)組時(shí)，其中至少配置一臺(tái)螺桿機(jī)可以滿足低負(fù)荷段的經(jīng)濟(jì)運(yùn)行。
⑶、離心式冷水機(jī)組：
離心式制冷機(jī)屬大冷量制冷機(jī)組，單機(jī)制冷量在1160K以上，他具有占地面積小、初期投資省、能耗低、易損件少、可靠性高、維修率低等特點(diǎn)，離心式壓縮機(jī)分單級(jí)壓縮和多級(jí)壓縮兩種類型，其結(jié)構(gòu)和工作原理和鼓風(fēng)機(jī)很相似，離心式壓縮機(jī)能量調(diào)節(jié)一般采用進(jìn)口導(dǎo)葉調(diào)節(jié)，近幾年已開發(fā)出變頻控制系統(tǒng)以調(diào)節(jié)葉輪轉(zhuǎn)速，采用變頻調(diào)節(jié)的機(jī)組全年平均可節(jié)能30％左右，但專用變頻設(shè)備造價(jià)較高。
優(yōu)點(diǎn)：a、單位制冷量重量最輕，占地面積最��；
b、在各類冷水機(jī)組中COP最高；
c、運(yùn)轉(zhuǎn)平穩(wěn)，震動(dòng)小，噪音較低；
d、能量調(diào)節(jié)方便，在較大冷量范圍內(nèi)能實(shí)現(xiàn)經(jīng)濟(jì)的無級(jí)調(diào)節(jié)；
e、無氣閥、活塞等易損件，工作可靠，維修工作量��；
缺點(diǎn)：a、機(jī)組轉(zhuǎn)速高，對(duì)材料強(qiáng)度、加工精度和制造質(zhì)量要求嚴(yán)格；
b、低負(fù)荷時(shí)能效比低、易發(fā)生喘振；
喘振是離心式壓縮機(jī)特有的一種故障現(xiàn)象，在低負(fù)荷時(shí)當(dāng)排氣量低于某一特定值時(shí)，葉輪內(nèi)氣流能量較低，此時(shí)高壓側(cè)氣流會(huì)突然向葉輪內(nèi)倒灌，倒流回的氣流使葉輪內(nèi)的壓力升高，向外排出氣體，然后葉輪內(nèi)壓力又下降，又發(fā)生倒灌，這種周期性的氣體脈沖稱為喘振，喘振發(fā)生時(shí)機(jī)組和管道會(huì)產(chǎn)生劇烈的振動(dòng)，如不及時(shí)采取措施會(huì)導(dǎo)致壓縮機(jī)損壞。采用普通進(jìn)口導(dǎo)葉調(diào)節(jié)時(shí)，其喘振點(diǎn)在20％～30％負(fù)荷間，但目前較先進(jìn)的進(jìn)口導(dǎo)葉調(diào)節(jié)輔以壓縮機(jī)擴(kuò)壓器寬度調(diào)節(jié)，其喘振點(diǎn)可控制在額定負(fù)荷的10％，離心式壓縮機(jī)的喘振范圍對(duì)制冷機(jī)的選擇和運(yùn)行至關(guān)重要。
一般在總冷負(fù)荷大于2000KW時(shí)可考慮選用離心式冷水機(jī)組，但建議和其他機(jī)型混合配置，因?yàn)樵陲埖觐惤ㄖ�，制冷機(jī)在許多時(shí)候是在低負(fù)荷運(yùn)行的，如全部配置離心式冷水機(jī)組，運(yùn)行中極易接近機(jī)組的喘振點(diǎn)。
⑷、模塊式冷水機(jī)組：
模 塊式制冷機(jī)組就制冷方式而言不能單獨(dú)列為一種制冷機(jī)，因?yàn)槟K式冷水機(jī)組的壓縮機(jī)有活塞式、渦旋式、螺桿式等，但由于該機(jī)型結(jié)構(gòu)和安裝方式與其他冷水機(jī)組有區(qū)別，所以現(xiàn)在往往把它看成一類獨(dú)特的冷水機(jī)組。模塊式冷水機(jī)組是一組并列的模塊單元系統(tǒng)，每個(gè)單元都結(jié)構(gòu)相同、性能一致，是一個(gè)獨(dú)立的制冷單元，電腦系統(tǒng)使它一體化，并監(jiān)控所有的模塊單元，使其按一定的規(guī)律和程序運(yùn)行，模塊式冷水機(jī)組有水冷式和風(fēng)冷式兩種，目前市場(chǎng)上使用的較多的是風(fēng)冷式，模塊式冷水機(jī)組的特點(diǎn)：
a、 組裝靈活方便，給系統(tǒng)設(shè)計(jì)帶來便利；
b、 單機(jī)體積小、重量輕，運(yùn)輸安裝方便；
c、 運(yùn)轉(zhuǎn)效率基本不會(huì)因負(fù)荷下降而下降，在運(yùn)行中始終處于高效狀態(tài)；
d、 具有可靠的互為備用能力，維修方便；
e、 維護(hù)成本低、自動(dòng)化程度高，零部件通用；
模塊式冷水機(jī)組一般適用于以下情況：
a、 建筑面積緊張、無合適中央空調(diào)機(jī)房；
b、 總冷負(fù)荷小于500KW，且運(yùn)轉(zhuǎn)中實(shí)際冷負(fù)荷多變；
c、 庭院式建筑，管道輸送距離較長，或建筑群中各建筑空調(diào)使用時(shí)段不一致；
d、 風(fēng)冷模塊式可用于小規(guī)模建筑、不再選用鍋爐且無市政熱力管網(wǎng)的場(chǎng)所；
e、 風(fēng)冷模塊式可用于缺水、水價(jià)較高的地區(qū)；
四、水冷螺桿式冷水機(jī)組空調(diào)設(shè)計(jì)負(fù)荷的一般指標(biāo)，實(shí)際使用負(fù)荷與設(shè)計(jì)值的差異：
空調(diào)負(fù)荷的計(jì)算較為煩瑣，需計(jì)算潛熱和顯熱，且需計(jì)算構(gòu)成空調(diào)負(fù)荷的各類因素如人體散熱、照明設(shè)備散熱、維護(hù)結(jié)構(gòu)傳遞得熱、日照透射得熱等負(fù)荷，所以設(shè)計(jì)上常按估算指標(biāo)進(jìn)
行估算，旅館、飯店類建筑部分區(qū)域空調(diào)冷負(fù)荷估算指標(biāo)見表1－4表1－4
|
區(qū)域 |
客房 |
酒吧 |
中餐廳 |
宴會(huì)廳 |
大會(huì)議室 |
健身房 |
|
冷負(fù)荷(W/㎡) |
150 |
256 |
360 |
410 |
358 |
272 |
一般飯店類建筑的裝機(jī)容量在依據(jù)上述指標(biāo)估算后，考慮空調(diào)實(shí)際同時(shí)使用系數(shù)，最后裝機(jī)容量一般在100 W/㎡－120 W/㎡之間，但當(dāng)前在空調(diào)系統(tǒng)設(shè)計(jì)中普遍存在冷負(fù)荷估算過大，致使裝機(jī)容量偏大，造成投資浪費(fèi)和運(yùn)行費(fèi)用增加。有關(guān)人員曾對(duì)24家飯店空調(diào)制冷機(jī)的裝機(jī)容量和實(shí)際開機(jī)容量進(jìn)行調(diào)查分析，調(diào)查結(jié)果見表1－5
表1－5 飯店裝機(jī)和開機(jī)容量的冷負(fù)荷統(tǒng)計(jì)分析
|
冷負(fù)荷指標(biāo) |
裝機(jī)容量的冷負(fù)荷指標(biāo)（W/㎡） |
|
＜58 |
58.1-69.8 |
69.9-81.4 |
81.5-93 |
94-104.7 |
104.8-116.3 |
＞116.3 |
|
飯店個(gè)數(shù)/個(gè) |
0 |
1 |
2 |
5 |
4 |
2 |
10 |
|
所占百分比/％ |
0 |
4.1 |
8.3 |
20.3 |
16.7 |
8.3 |
41.7 |
|
分計(jì)百分比/％ |
12.4 |
37 |
50 |
|
冷負(fù)荷指標(biāo) |
實(shí)際開機(jī)容量的冷負(fù)荷指標(biāo)（W/㎡） |
|
＜58 |
58.1-69.8 |
69.9-81.4 |
81.5-93 |
94-104.7 |
104.8-116.3 |
＞116.3 |
|
飯店個(gè)數(shù)/個(gè) |
2 |
8 |
9 |
3 |
2 |
0 |
0 |
|
所占百分比/％ |
8.4 |
33.3 |
37.5 |
12.5 |
8.3 |
0 |
0 |
|
分計(jì)百分比/％ |
8.4 |
70.8 |
20.8 |
0
|
負(fù)荷率 |
5 |
10 |
20 |
30 |
40 |
50 |
60 |
70 |
80 |
90 |
100 |
|
|
時(shí)間頻數(shù) |
12.2 |
6.5 |
23.6 |
16.5 |
14.9 |
10.1 |
7.3 |
4.7 |
2.9 |
1.0 |
0.3 |
|
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累計(jì)時(shí)間頻數(shù) |
12.2 |
18.7 |
42.3 |
58.8 |
73.7 |
83.8 |
91.1 |
95.8 |
98.7 |
99.7 |
100 |
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從表1－5可以看出，目前飯店類建筑冷水機(jī)組裝機(jī)容量普遍過大，79.2％的飯店實(shí)際開機(jī)容量的負(fù)荷指標(biāo)為58－81.4 W/㎡（包括＜58 W/㎡），實(shí)際開機(jī)容量的冷負(fù)荷指標(biāo)均在105 W/㎡以下，這一現(xiàn)象應(yīng)引起業(yè)主、空調(diào)設(shè)計(jì)人員及運(yùn)行管理人員的重視。
五、空調(diào)負(fù)荷的分布特性及機(jī)組的經(jīng)濟(jì)運(yùn)行：
設(shè)計(jì)的空調(diào)冷負(fù)荷是指夏季室外空氣處于設(shè)計(jì)計(jì)算參數(shù)、室內(nèi)負(fù)荷處于最不理?xiàng)l件下的負(fù)荷，空調(diào)建筑的實(shí)際冷負(fù)荷是隨室外氣象條件和室內(nèi)工作條件的變化而變化的。因此空調(diào)系統(tǒng)的實(shí)際冷負(fù)荷不是一個(gè)恒定值，不但每天在變化，而且每天24小時(shí)內(nèi)也在不斷變化。表1－6和表1－7是有關(guān)人員統(tǒng)計(jì)的北京和長沙兩地飯店類建筑夏季運(yùn)行平均空調(diào)負(fù)荷時(shí)間頻數(shù)，
表1－6 北京地區(qū)夏季空調(diào)負(fù)荷時(shí)間頻數(shù) ％ （全年總運(yùn)行時(shí)間2850h）
表1－7長沙地區(qū)夏季空調(diào)負(fù)荷時(shí)間頻數(shù) ％ （全年總運(yùn)行時(shí)間3372h）
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負(fù)荷率 |
5 |
10 |
20 |
30 |
40 |
50 |
60 |
70 |
80 |
90 |
100 |
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時(shí)間頻數(shù) |
0.1 |
0.1 |
4.9 |
19.5 |
31.6 |
20.8 |
11.9 |
7.6 |
2.3 |
0.9 |
0.3 |
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累計(jì)時(shí)間頻數(shù) |
0.1 |
0.2 |
5.1 |
24.6 |
56.2 |
77 |
88.9 |
96.5 |
98.8 |
99.7 |
100 |
從上表可以看出：
1、 全年有98％以上時(shí)間是在設(shè)計(jì)負(fù)荷的80％以下運(yùn)行；
2、 全年有80％以上時(shí)間是在設(shè)計(jì)負(fù)荷的50％－55％以下運(yùn)行；
這一數(shù)據(jù)和表1－3中的數(shù)據(jù)也相接近，了解空調(diào)負(fù)荷的分布特性對(duì)空調(diào)設(shè)備的選型和節(jié)能運(yùn)行具有重要意義，我們已經(jīng)知道，某一冷水機(jī)組在實(shí)際使用負(fù)荷達(dá)到該機(jī)組的額定負(fù)荷或達(dá)到該機(jī)組單機(jī)頭額定負(fù)荷的整數(shù)倍時(shí)能效比最高，運(yùn)行也最經(jīng)濟(jì)。所以按常規(guī)配置在總冷負(fù)荷確定后，平均分配各冷水機(jī)組的制冷量也是不盡合理的，如表1－6、表1－7所示，北京地區(qū)夏季空調(diào)使用中20％、30％、40％負(fù)荷的時(shí)間頻數(shù)最高，長沙地區(qū)則在30％、40％、50％負(fù)荷段時(shí)間頻數(shù)最高，在配置機(jī)組時(shí)最好一只多機(jī)頭冷水機(jī)組的整機(jī)額定負(fù)荷或單機(jī)頭額定負(fù)荷能與以上負(fù)荷段相匹配；在配置冷水機(jī)組時(shí)應(yīng)更重視占總運(yùn)行時(shí)間80％的50－55％冷負(fù)荷的配置，在該負(fù)荷段螺桿機(jī)具有一定的優(yōu)勢(shì)。
六、水冷螺桿式冷水機(jī)組與分體式空調(diào)的比較：
分體式空調(diào)（商用機(jī)、多聯(lián)機(jī)）因控制方便、獨(dú)立運(yùn)行、效率不受系統(tǒng)影響等特點(diǎn)，在飯店類建筑特別是經(jīng)濟(jì)型飯店中占有一席之地，但與冷水機(jī)組相比COP較低且使用壽命短、維修費(fèi)用高。
水冷螺桿式冷水機(jī)組與分體式空調(diào)相比最大的缺點(diǎn)是：1、初始運(yùn)行成本大，因飯店類建筑的空調(diào)供應(yīng)并不是持續(xù)不斷的，特別是接近空調(diào)交換季節(jié)，業(yè)主為滿足最大程度的經(jīng)濟(jì)運(yùn)行，會(huì)盡量合理控制中央空調(diào)的啟停。因中央空調(diào)系統(tǒng)中冷媒介質(zhì)一般是水，空調(diào)末端要有制冷效果，首先是冷水機(jī)組對(duì)冷媒降溫，水冷系統(tǒng)運(yùn)行時(shí)冷媒標(biāo)準(zhǔn)是出水7℃回水12℃，初始運(yùn)行時(shí)一般出水需達(dá)到12℃左右末端才能達(dá)到明顯的制冷效果，如果某水系統(tǒng)水量50T、初始水溫20℃，初始運(yùn)行成本為（20—12）×1000×50＝40×104Kcal（可按表1－2查的相應(yīng)費(fèi)用，其中還不包括冷媒輸送成本和冷卻運(yùn)行成本），當(dāng)然由于末端電磁二通閥的作用，并不是每次初始運(yùn)行成本都這么高，有效減少干管冷媒體積、合理的水系統(tǒng)分區(qū)、對(duì)末端電磁二通閥進(jìn)行經(jīng)常的檢查和維護(hù)，對(duì)中央空調(diào)的經(jīng)濟(jì)運(yùn)行起著重要的作用；而分體式空調(diào)由于冷媒管路短，初始運(yùn)行成本基本可以忽略不計(jì)；2、存在管路損耗、存在冷媒輸送成本及冷卻設(shè)備能耗成本，在中央空調(diào)水系統(tǒng)中，冷媒泵和冷卻泵也是構(gòu)成空調(diào)系統(tǒng)能耗的重要組成部分，稍大一點(diǎn)的空調(diào)系統(tǒng)，以上泵組動(dòng)輒幾十千瓦，而分體式空調(diào)不存在以上能耗；例如一個(gè)200個(gè)房間的飯店，如在營業(yè)淡季時(shí)只有不到20個(gè)房間入住，使用中央空調(diào)肯定是不經(jīng)濟(jì)的；
近年來隨著商用分體式空調(diào)性能的改善，分體式空調(diào)與中央空調(diào)結(jié)合使用也取得了較好的效果，特別是對(duì)于經(jīng)營節(jié)奏不穩(wěn)定、不同時(shí)期入住率有很大差異的飯店效果特別明顯，經(jīng)專業(yè)人員計(jì)算，在飯店類建筑中10％－20％的房間安裝分體式空調(diào)，對(duì)中央空調(diào)的經(jīng)濟(jì)運(yùn)行會(huì)有一定的好處，分體式空調(diào)與中央空調(diào)結(jié)合使用對(duì)飯店的另一個(gè)作用是：解決兩管制空調(diào)系統(tǒng)中某些特定重要區(qū)域在空調(diào)交換季節(jié)對(duì)空調(diào)使用的特殊要求。但分體式空調(diào)由于自身結(jié)構(gòu)原因存在先天不足，尤其體現(xiàn)在氣溫超過37℃和低于－3℃時(shí)效率明顯下降，所以在空調(diào)使用標(biāo)準(zhǔn)高的飯店需考慮補(bǔ)充熱源，或是兩種系統(tǒng)同時(shí)安裝。
七、幾種節(jié)能型空調(diào)的應(yīng)用：
1、冷凝熱回收冷水機(jī)組：
在壓縮式空調(diào)運(yùn)轉(zhuǎn)時(shí)，壓縮機(jī)高壓側(cè)的排氣溫度可以高達(dá)70－80℃，這些熱量最終會(huì)在冷凝器中被冷卻水帶走散發(fā)于大氣中。近年來冷凝熱回收中央空調(diào)的開發(fā)，就是合理地利用這一部分余熱對(duì)生活熱水加熱，綜合降低運(yùn)行成本，一臺(tái)720KW的熱回收機(jī)組在氣溫30℃時(shí)，每小時(shí)可以提供50℃熱水5-6T，而能耗只比同型號(hào)非熱回收機(jī)組高不到10％，相當(dāng)于每制1T熱水熱能成本2元，節(jié)能效益非�？捎^；
2、 水源熱泵機(jī)組：
水源熱泵是利用地球表面淺層水源，如地下水或河流、湖泊水水溫穩(wěn)定的特點(diǎn)，在夏季將建筑物熱量轉(zhuǎn)移到水中，而在冬季則從水中提取熱量，水源熱泵空調(diào)的COP高于普通水冷冷水機(jī)組，與傳統(tǒng)的風(fēng)冷熱泵比能效比要高出40％左右，設(shè)計(jì)良好的水源熱泵系統(tǒng)平均可為用戶節(jié)約30－40％的運(yùn)行費(fèi)用。
但該機(jī)型的選用也有局限性：
⑴、 造價(jià)高：目前利用水源的方式通常有深井法和排管法，但這兩種方式均要耗費(fèi)較大的投資；
⑵、 要有地利優(yōu)勢(shì)：水源熱泵的使用，天然水源很重要，必須有充沛的地下水源、臨近河流或湖泊、且必須取得水資源的利用權(quán)；
3、 風(fēng)冷熱泵機(jī)組在北方缺水地區(qū)的應(yīng)用：
風(fēng)冷型冷水機(jī)組投資比水冷式高，運(yùn)行能效比卻沒有水冷式高，按理說與水冷式空調(diào)相比沒有競(jìng)爭(zhēng)優(yōu)勢(shì)，但在水冷式空調(diào)中冷卻塔的水量消耗也是一筆不小的數(shù)字。
我們以120萬大卡冷負(fù)荷，選用風(fēng)冷式和水冷式機(jī)組作比較，按美國ARI標(biāo)準(zhǔn)計(jì)算全年平均小時(shí)能耗：風(fēng)冷為180.25KW，水冷為156KW，按全年運(yùn)行2800h計(jì)算，風(fēng)冷式耗電50.47萬度，水冷式耗電43.68萬度，冷卻塔水耗15000T，從以上數(shù)據(jù)可以看出，風(fēng)冷式能耗明顯高于水冷式，但在北方有些嚴(yán)重缺水地區(qū)，水價(jià)高于8元/T，風(fēng)冷式機(jī)組就是可以考慮的節(jié)能因素之一。
4、 蒸發(fā)冷卻空調(diào)在西北等氣候干燥地區(qū)的使用：
在相對(duì)濕度較低的干燥空氣環(huán)境下，水分很容易蒸發(fā)，水蒸發(fā)吸收空氣的熱量，使空氣降溫，這一過程稱為空氣的絕熱降溫過程，利用上述原理開發(fā)的空調(diào)設(shè)備稱為蒸發(fā)冷卻空調(diào)。蒸發(fā)冷卻空調(diào)分為直接蒸發(fā)冷卻和間接蒸發(fā)冷卻兩種類型，該空調(diào)在干燥地區(qū)具有較大的優(yōu)勢(shì)：
⑴、 節(jié)能：蒸發(fā)冷卻空調(diào)不設(shè)制冷壓縮機(jī)，只有風(fēng)機(jī)和水泵能耗，與一般的機(jī)械制冷相比可節(jié)電80％以上；
⑵、 環(huán)保：以水為制冷劑，不會(huì)造成大氣污染，且水膜蒸發(fā)有過濾室內(nèi)空氣的功能；
⑶、 經(jīng)濟(jì)：投資為壓縮式制冷的1/2，運(yùn)行能耗為壓縮式制冷的1/5；
總之，水冷螺桿式冷水機(jī)組冷熱源的形式很多，應(yīng)根據(jù)建筑物的面積、用途、冷熱負(fù)荷大小、所在地區(qū)的條件、當(dāng)?shù)啬茉唇Y(jié)構(gòu)、價(jià)格及環(huán)保規(guī)定等情況，通過綜合論證確定。合理的水冷螺桿式冷水機(jī)組冷熱源配置，對(duì)水冷螺桿式冷水機(jī)組的節(jié)能運(yùn)行會(huì)起到事半功倍的效果。
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