高层建筑中央空调系统的冷源选择.pdfVIP

第3 期 z 0 0 4 3 月 广东 土木与 建筑 guangd0ng arc hi t ec t ure c i vi l e ngi nee ri ng n o 3 m a r 2 帅4 高层建筑中央空调系统的冷源选择 罗翠 贞 ( 广东省工业设备安装公司 广州 5 1 0 0 8 0 ) 摘要 ： 介 绍不同中央空调冷 源的优缺 点， 提 出在实际工程 中从最优 化角度 选择 冷源的具 体方法。 关键词 ： 热 源；冷 源；电驱动制冷机 ；吸收式制冷机 ：制冷 系数 随着城市建设的发展及土地利用率的提高， 高 层建筑的数量不断增多， 其规模也越来越大 ， 而空调 系统的选择也成为建筑设计人员必须考虑的问题之 一 ，但与此同时建筑能耗急剧增大 ， 而且这种趋势在 今后较长一段时期 内还会不断加剧 ，因此如何选择 合理 的空调系统既能更好地适 应当今建筑的特点 ， 又能达到经济节能的目的， 是人们一直探讨的问题。 1 空调冷源分析 1 1 冷源种类 ( 1 ) 电力驱动冷水机组：包括活塞式制冷机组、 螺杆式制冷机组 、 离心式制冷机组等。 (2 ) 吸收式制冷机：包括蒸气双效溴化锂制冷 机 、 直燃式溴化锂制冷机等。 1 2 冷源分析 冷源选择时需考虑的主要因素包括能量调节 力、 制冷系数 c o p值 、 运行稳定性、 使用寿命 、 维修 保养、 价格等 。 ( 1 )电力驱动冷水机组 较常用的有离心式、 活塞式和螺杆式 3 种， 其共 同特点是技术成熟 ， 制冷系数高 ( 一般活塞式冷水机 组 c o p值约 3 5 ， 螺杆式约为4 0 ， 节能型离心式甚 至可高达 4 5 ) ， 性能稳定可靠， 有多年运行和管理经 验， 以国产机组为例， 它们的性能差异见表 1 和图 1 ， 可见螺杆机和离心机具有较大的应用优势 。 表 1 各冷源 的性能差异 但电力驱动水冷机组也存在着较为不利的一 面， 如耗电量较高， 在电力供求紧张的地区， 空调用 户较难接受 还需考虑 电力增容费等问题。此外 ， 这 类 机组运转部件多 ， 易磨损 ， 更换维修机率大， 振 动 和噪音较大。 ( 2 ) 溴化锂机组 该制冷机组耗 电少 ， 不用 c f c， 可供 冷和供热 ， 还 可提供卫生用热水 ，这在 目前国内电力供应仍较 紧缺的情况下具有特别明显 的优势。另外 ， 它的主要 工作设备除泵 以外几乎均为非转动部件 ，大大减少 了机组的振动和噪音，因此近年来国内特别是内地 溴化锂机的使用较为广泛。但由于该类型机组的使 用时间不长， 技术性能尚不确定 同时早期生产地机 型存在管内溶液易结晶、真空度影响大和输出能量 衰减等问题。 溶液结晶 雷州市某大酒店空调工程选用 1 0 0 0 x l & k c a l h 直燃式溴化锂 ( 热水型 ) 机组 ， 在运行过程中发现 即 使是短暂停电， 对溴化锂机的损害都会很大， 因为虽 然炉膛内已不再燃烧， 但炉膛及溶液的“ 热惯性” 会 使高压发生器里的溶液中的水继续蒸发， 而吸收泵 、 蒸发泵、 冷却泵却在停电时不能运行， 一方面高压发 0 0 掌 一 矗l 础5 0 罅 7 。 ， f r ， ， 0 5 0 l0 o 图 1 各冷源的能量调节性能对比 调节性能指标 ( ) 6 1 维普资讯 2 0 0 4 年3 月 第3 期 罗翠 贞： 高层建 筑中 央空调系 统的冷源 选择 m a r 2 o 0 4 n o _3 生器里的溶液浓度不断升高， 另一方面低压发生器 内的溶液受到来自高压发生器的水蒸气加热， 浓度 也不断升高 ， 当溴化锂溶液超过一定浓度时就会发 生“ 结晶” 现象。据现场记录 ， 在停电约 2 mi n后机组 就开始结 晶 内部发 出类 似铁锤敲击的声音持续约 5 m i n 。 因此， 笔者认为使用溴化锂机组有必要配备备 用电源 并争取在最短时间内把各种泵运行起来 ， 以 最大限度地减小溶液“ 结晶” 造成的影响。 真空度的影响 在保持真空度方面 ， 由于制造工艺等方面 的原 因， 国内直到 目前仍未能彻底解决这一问题 ， 如冷水 机组 的真空度设计 范围一般 为 5 0 7 0 mmh g( 绝对 压力) 此时是制冷机的标准输出工况 ， 即冷冻水出 水温度为7 o i二 ，回水温度为 1 2 o i二 ，但当真空度高达 2 0 0 mm hg时 冷冻水 出水温度达 1 3 o i 二 ， 回水温度更 高达 1 9 o i 二 ， 使室内温度超 出设计要求 。 真空度对机组性能 的影响是 由于真空度低 ( 绝 对压力高 ) 时燃烧温度无法提高 ， 否则机组超压保护 动作将使燃烧器停止燃烧 ， 这就好 比电制冷机组的 制冷剂流量无法与额定值相同， 这说明末端设备的 运行状态远远偏离额定工况造成供冷不足。在工程 实际中 ，开动真空泵把真空度控制在 7 0 m mh g后 ， 冷冻水温迅速下降至 7 o i二 ，成为能量输出不足的原 因 ， 而机组本身主要是机组密封件技术处理不理想 ， 造成真空度下降引致能量输出衰减。 ( 3 )吸收式制冷机 该制冷机以热能作为制冷动力， 其热交换部件 本身就比电驱动设备多 热交换器的换热效率逐年 降低， 假设其每年衰减 2 ， 则具有 2个热交换器的 电驱动制冷机组和 3个热交换器的吸收式制冷机组 的整机换热效率的下降值如下： a 双换热器机组热交换率 1 7 1 =r 1 1 1 7 1 2 = ( 1 - 0 0 2 ) ( 1 一 o o 2 ) = 0 9 6 0 4 b 三换热器机组热交换率 1 7 2 r 2 1 1 7 2 2 1 7 2 3 = ( 1 - 0 0 2 ) x ( 1 - 0 0 2 ) x ( 1 - 0 0 2 ) = 0 9 4 1 2 显然， 使用 1 年后双换热器的效率比三换热器 高 1 9 2 。 另一方面， 换热器的内螺旋换热管若有杂质则 其换热效率将急剧下降 而吸收式制冷机组内冷媒 是浓度变化的溶液， 冷媒本身的稳定性也在很大程 度上影响机组性能的稳定性 ， 因此氟制冷机要优于 氨制冷机， 氨制冷机要优于溴化锂机。 6 2 ( 4 )热泵式机组 近年城市建筑的中央空调设计已有很多采用热 泵式机组 热泵分为风冷式冷热水机组 和水源热泵 机组 ， 可节省空间 ， 安装方便 ， 自动化程度高 ， 且可节 省冷冻站等一套土建设施。风冷式机组冷凝器的冷 却依靠室外空气对流而无需冷却塔 ， 在冬季利用热 泵原理制热而不需锅炉。水源热泵利用冷却塔向冷 凝器提供冷却水 冷凝器 、 蒸发器和压缩机一体置于 室内， 其安装简单到只需接通电源和冷却供回水管， 可大大提高安装速度。同时 ， 由于机组 自身配置有 非常齐全的保护装置， 自动化程度高， 不需操作人员 经常检查 ， 而且 因用户的冷凝器、 蒸发器和压缩机都 彼此独立 ， 故空调用 电量可单独记 录而便于收费管 理。 但是热泵型机组也有一些无法回避的不利因素， 除一次投资较高外， 在技术上如冬季制热运行时 机 组的 c o p值会随室外降温而明显下降( 如图2 ) ， 故 必须增加辅助热源。 c o p $ 2结语 f一 图 2 cop值随室外温度变化曲线 室外温度( ) 综上所述 ， 各种形式的冷源各具优缺点 笔者认 为在不需供热或 电力供应相对 充裕 的地 区、 冷源需 求大、 日负荷变化大等场合， 大功率电驱动制冷机如