展示中心中央空调系统选型对比分析.docx

展示中心制冷和暧通设备选型对比分析11目 录一、 空调冷热源形式1（一） “冷水机组”加“换热器”1（二） 空气源热泵1（三） “蒸汽溴化锂吸收式机组”加“换热器”2（四） 多联机空调系统2（五） 地源热泵（土壤热泵）3（六） 房间空调器4二、 热泵4三、 地源热泵概念5四、 工作原理5（一） 制冷模式5（二） 制热模式6五、 系统组成6（一） 热泵（制冷）系统6（二） 地源热泵系统7六、 系统分类及特点8（一） 土壤源热泵系统8（二） 地下水热泵系统9（三） 地表水热泵系统9（四） 地源系统类型比较11（五） 土壤源热泵与普通中央空调方式的比较12空调冷热源形式“冷水机组”加“换热器”夏季用冷水机组制冷，冬季用锅炉烧热水供暖，也可以由热电厂或集中供热站供应蒸汽，经换热器转换成60热水，供空调机组。l、优点：（1）初投资为各种系统最低的（房间空调器除外），供电总容量比水源热泵、多联机少。（2）运行费比蒸汽溴化锂机低。（3）主机寿命最长，按美国ASHRAE标准为23年。（4）由于制冷机和水泵以及冬季换热器全部集中在一个机房内，因此维保方便。2、缺点：（1）系统庞大，本工程无市政管网通过，冬季采暖除设置制冷机房外，还须单独设置锅炉房和燃煤储库，不但大大增加占地面积，影响建筑美观，且易造成空气污染。（2）机房空间大，管道占空间多。（3）冷却塔有一定噪声，放裙房顶上时必须妥善处理。冷却塔也有损美观。空气源热泵冬季从室外空气中吸热并向室内放热，夏季则放热给室外空气。l、优点：（1）冬夏共用，设备利用率高，不需另设锅炉房。（2）节水节能。由于不用冷却塔，节水。由于空气源热泵的能效比达3左右，因而与电采暖相比，只消耗13的电能。（3）结构紧凑，省去冷却塔、冷却水系统，节省投资与空间，避免军团菌的危害和冷却水处理的麻烦。 （4）安装在室外，不占机房面积，节省土建投资。 （5）模块组装，多机头，易于分区运行与控制。2、缺点：（1）噪声大，影响周围建筑。（2）对冬季室外相对湿度较高的地区，盘管结霜较频繁，除霜间隔时间热泵停止供热，影响供暖效果，冬季供暖不易保证。（3）主机可靠性不如冷水机组，过去在冬季运行时经常有烧机现象。（4）初投资与寿命不如冷水机组。由于装在室外，日晒雨淋易于损坏，使用寿命短。“蒸汽溴化锂吸收式机组”加“换热器”夏季利用热电厂送来的蒸汽，通过溴化锂吸收式机组进行制冷，冬季通过换热器将蒸汽转换成60热水，供空调器使用。也可直接用溴化锂机供暖。1、优点：（1）可以减少环境污染，防止臭氧层破坏，减轻温室效应。（2）合理使用能源，削减夏季电力高峰，不受缺电拉闸影响，还可减省电力贴费和减少变配电所投资。（3）溴化锂机组在低压下运行，比较安全。（4）除屏蔽泵外，没有其他运动部件，噪声为70-80dB（A），同时不必作防振基础，安装简单。（5）制冷量可在20100的范围内进行无级调节，有利于部分负荷时的运行调节。（6）可以充分利用余热、废热等低位热能。（7）必要时可以安装在屋顶或室外，节省机房面积。2、缺点：（1）与电动机组相比，溴化锂吸收式机组节电不节能，热力系数低，一次能耗蒸汽型为电动冷水机组的2倍。（2）与离心式、螺杆式制冷机相比，占地面积大，机房高度高，设备重量大。（3）排热量大，冷却塔和冷却水系统容量大。（4）机组气密性要求很高，只要逸入少量空气就会破坏真空度，导致机组性能大幅下降。（5）溴化锂水溶液对碳钢的耐蚀性较强，因此做好钢板防腐蚀的处理和提高缓蚀剂性能是十分重要的。（6）必须有人值守看管，发生故障较难处理，后期维护费用高。多联机空调系统多联机为制冷剂流量可变系统，由室内机、室外机、制冷剂配管和控制装置组成。一台室外机可以配置不同规格、不同容量的室内机l16台。通过控制涡旋式压缩机的制冷剂循环量和进入室内各换热器的制冷剂流量，适时满足室内冷热负荷要求，是一种可以根据室内负荷大小自动调系统容量的节能、高效的空调方式。目前有变频技术和数码涡旋技术两种。1、优点：（1）制冷剂管传递冷（热）量为205kJkg，几乎是水的10倍和空气的20倍，因此管道细，容易布置。（2）便于分户控制与分户计量，各用户自己管理，互不干扰，方便，省能省钱。（3）省去传统中央空调庞大机房。地下室可用于停车场，层高也可降低。（4）随房屋使用先后，可分批分期安装，节省传统中央空调的投资。2、缺点：（1）比传统中央空调系统，初投资高一些。（2）寿命只有中央空调的一半。（3）冬季供热效率低，室外气温过低时容易结霜，常出现供热量不足现象，甚至由于除霜而部分时间停止供热。（4）制冷剂管道多、长且接头多，施工不严格时易造成泄漏，难检修。（5）夏季送风温度低，易感冒。气流均匀性差。舒适性不如中央空调。室内控温不理想，有可能波动2以上。地源热泵（土壤热泵）地源热泵包括地下水热泵、地表水热泵、土壤热源。地下水热泵是将井水汲出，通过水源热泵空调机中的换热器进行加热或冷却，再将井水回灌入井内。地表水热泵是将江、河、湖、海水吸出，通过水源热泵的换热器加热或冷却，再排回到江、河、湖、海中去。土壤热泵是将水环路理地下，以土壤作为吸热源和排热源。土壤热泵的优缺点如下：l、优点：（1）为可再生能源，经济有效的节能技术。可在夏冬季提供较低的冷凝温度和较高的蒸发温度。运行费用比传统中央空调可节省3040%，耗电量为冷水机组加锅炉的60。（2）环境效益好。污染物排放，比空气源热泵减少40，比电供暖减少70，制冷剂充灌量比常规空调减少25。节省机房空间。（3）寿命长达20年。（4）使用灵活，可分户计量、分户控制、分期施工。2缺点：（1）初投资比冷水机组加锅炉高1020，比传统中央空调高38左右。（2）关键要解决好土壤冬夏季吸收热量和放热的平衡性，如果不平衡，必然造成土壤蓄热性变差。房间空调器属分散式空调系统，舒适健康条件差，适合住宅家用，办公楼在建设经费紧张时也可考虑采用。l、优点：（1）初投资最低，这是因为房间空调器的市场竞争激烈，售价特低。（2）运行费最低，每个房间可以独立操作，用则开，不用则关。（3）便于分户计量，分户控制，分户安装。任一台有故障不会影响其他用户。（4）采用变频型，可快速启动，室温稳定。（5）作为传统中央空调系统的补充，对某些常加班房间加装房间空调器。2缺点：（1）由于没有新风系统，只能开窗换气，卫生条件差。（2）室外机影响建筑立面美观。（3）气流组织不均衡，影响舒适性。（4）冬季供热条件差。（5）冷凝水滴水影响。（6）室外机有可能下机排热影响上机的使用（青蛙跳现象）。热泵 从室外环境介质吸热并向室内放热，使室内空气升温的制冷系统。 大型热泵模块式组合，用于中小型公共建筑 空气源热泵 多联机 一个室外机可配置几个到几十个室内机 小型户式机用于住宅，分（1）风一水型（2）风一风型热泵 水环热泵用一个循环水环路作为加热源和排热源 废热水热泵利用工厂余热或废热以及生活污水作为热泵水侧加热源 水源热泵 太阳能热泵利用太阳能热水作为水侧加热源 地下水热泵通过地下水进行加热或冷却 地表水热泵通过江河地表水进行加热或冷却 地源热泵 土壤热泵以土壤作为吸热源和排热源地源热泵概念地源热泵又称地源中央空调，是利用地球所储藏的太阳能资源作为冷热源，进行能量转换从而达到供热制冷目的的新型能源利用技术。它利用地下的土壤、地表水、地下水温度相对稳定的特性，通过消耗电能，夏季将房间内的热量转移到地下，对房间进行降温，同时储存热量，以备冬用；冬季将土壤中的热量转移到房间，对房间进行供暖，同时储存冷量，以备夏用。这就提供了一个很好的免费能量存贮源泉，从而实现了能量的季节转换。工作原理作为自然界的现象，正如水由高处流向低处那样，热量也总是从高温流向低温。但人们可以创造机器，如同把水从低处提升到高处而采用水泵那样，采用热泵可以把热量从低温抽吸到高温。所以热泵实质上是一种热量提升装置，它本身消耗一部分能量，把环境介质中贮存的能量加以挖掘，提高温位进行利用，而整个热泵装置所消耗的功仅为供热量的三分之一或更低，这也是热泵的节能特点。地源热泵通过输入少量的高品位能源（如电能），实现把热量从低温热源向高温热源的转移。即在冬季把地层中的热量“取”出来，提高温度后，供给室内的热用户；在夏季把室内的热量“取”出来，释放到地层中去。制冷模式在制冷状态下，地源热泵机组内的压缩机对冷媒做功，使其进行汽-液转化的循环。通过蒸发器内冷媒的蒸发将由风机盘管循环所携带的热量吸收至冷媒中，在冷媒循环同时再通过冷凝器内冷媒的冷凝，由水路循环将冷媒所携带的热量吸收，最终由水路循环转移至地表水、地下水或土壤里。在室内热量不断转移至地下的过程中，通过风机盘管，以13以下的冷风的形式为房间供冷。制热模式在制热状态下，压缩机对冷媒做功，并通过换向阀将冷媒流动方向换向。由地下的水路循环吸收地表水、地下水或土壤里的热量，通过冷凝器内冷媒的蒸发，将水路循环中的热量吸收至冷媒中，在冷媒循环的同时再通过蒸发器内冷媒的冷凝，由风机盘管循环将冷媒所携带的热量吸收。在地下的热量不断转移至室内的过程中，以35以上热风的形式向室内供暖。系统组成热泵（制冷）系统蒸气压缩式热泵（制冷）系统主要由压缩机、蒸发器、冷凝器和节流阀组成：1） 压缩机：起着压缩和输送循环工质从低温低压处到高温高压处的作用，是热泵（制冷）系统的心脏；2） 蒸发器：是输出冷量的设备，它的作用是使经节流阀流入的制冷剂液体蒸发，以吸收被冷却物体的热量，达到制冷的目的；3） 冷凝器：是输出热量的设备，从蒸发器中吸收的热量连同压缩机消耗功所转化的热量在冷凝器中被冷却介质带走，达到制热的目的；4） 膨胀阀或节流阀：对循环工质起到节流降压作用，并调节进入蒸发器的循环工质流量。地源热泵系统地源热泵系统主要分三部分（如下图）：室外地能换热系统、地源热泵机组和室内采暖空调末端系统。其中地源热泵机主要有两种形式：水水式或水空气式。三个系统之间靠水或空气换热介质进行热量的传递，地源热泵与地能之间换热介质为水，与建筑物采暖空调末端换热介质可以是水或空气。对于有生活热水需求的用户，可以增加生活热水环路。将水从生活热水箱送到冷凝器去进行循环的封闭加热环路，是一个可供选择的环路。对于夏季工况，该循环可充分利用冷凝器排放的热量，不消耗额外的能量而得到热水供应；在冬季或过渡季，其耗能也大大低于电热水器。供热循环和制冷循环可通过热泵机组的四通换向阀，使制冷剂的流向改变而实现冷热工况的转换，即内部转换。也可通过互换冷却水和冷冻水的热泵进出口而实现，即外部转换。系统分类及特点地源热泵系统根据冷热源形式不同可分为三类：土壤源热泵系统利用土壤作为冷热源的热泵系统，也有资料文献称之为地下耦合热泵系统或地下热交换器热泵系统。该系统为闭式系统，以高强度塑料管路为热交换器埋于地下，通过水在封闭环路中的循环流动来实现与大地土壤的冷热交换目的。地埋管形式有垂直埋管、水平埋管、蛇形埋管三种形式。土壤是热泵良好的低温热源。通过水的流动和太阳辐射热的作用，土壤的表层贮存了大量的热能。土壤的温度变化不大，并有一定的蓄热作用。热泵可以从土壤表层吸收热量，土壤的持续吸热率(能量密度)为2040W，一般在25W左右。土壤的主要优点是：(1)温度稳定，全年波动较小，冬季土壤温度比空气高，因此热泵的制热系数较高；(2)土壤的传热盘管埋于地下，热泵运行中不需 要通过风机或水泵采热，无噪声，换热器也不需要除霜；(3)环保无污染。其缺点在于初期钻孔成本较高。水平埋管换热器有单管和多管两种形式。其中单管水平换热器占地面积最大，虽然多管水平埋管换热器占地面积有所减少，但管长应相应增加来补偿相邻管间的热干扰。水平埋管换热器热泵系统由于施工设备广泛使用而且施工人员易找，又加上许多家庭有足够大的施工场地，因此造价就可以减下来。除需要较大场地外，水平埋管换热器系统的劣势还在于：运行性能上不稳定（由于浅层大地的温度和热特性随着季节、降雨以及埋深而变化）；泵耗能较高；系统效率降低。 蛇行埋管换热器比较适用于场地有限又较经济的情况下。虽然挖掘量只有单管水平埋管换热器 20%30%,但是用管量会明显增加。这种方式优缺点类似于水平埋管换热器，所以有的文献将其归入水平埋管换热器。地下水热泵系统利用地下水为冷热源的热泵系统。为开式系统。地下水位于较深的地层中，由于地层的隔热作用，其温度随季节的波动很小，特别是深井水的温度常年基本不变，对热泵的运行十分有利，是很好的低温热源。但是如果大量取用地下水，会造成地面下沉和水源枯竭，因此以深井水作为热源时，应与深井回灌相结合，即采用“夏灌冬用”和“冬灌夏用”等蓄热（冷）措施，严禁采用直接取水无回灌的“抽水空调”。另外：1.有些地方法规禁止抽取或回灌地下水；2.可供的地下水有限；3.如水质不好或打井不合格要注意水处理；4.如泵选择过大、控制不良或水井与建筑偏远，泵耗能就会过大，大大增加系统的运行成本。地表水热泵系统利用地表水为冷热源的热泵系统。为开式或闭式系统。地表水地源热泵系统，由潜在水面以下的多重并联的塑料管组成的地下水热交换器取代了土壤热交换器，与土壤热交换器地源热泵一样，它们被连接到建筑物中。一般情况下，只要地表水冬季不结冰，均可作为低温热源使用。我国有丰富的地表水资源，用其作为热泵的低温热源，可获得较好的经济效益。地表水相对于室外空气是温度较高的热源，且不存在结霜问题，冬季温度也比较稳定。利用地表水作为热泵的低温热源，要附设取水和水处理设施，如清除浮游生物和垃圾，防止泥沙等进入系统，影响换热设备的传热效率或堵塞系统，而且应考虑设备和管路系统的腐蚀问题。另外，在公共用的河湖中，管道或水中的其他设备容易受到损害；如果湖泊小或过浅，湖泊的温度会随着室外气候发生较大的变化，这就会产生效率降低，制冷或供热能力降低的后果。从有关调查来看，地下水热泵工程真正成功的并不多。原因在于要实现 100%的回灌，并回灌到同一含水层，不污染地下水，且能长时间稳定运行，并不容易做到。同时，还出现了大量不进行回灌的热泵工程，更有甚者，出现了直接利用地下水通入风机盘管内进行空调。这样做，一则污染水体，二则浪费水资源。 对于土壤源热泵的发展主要是从1998年开始。国内数家大学建立了土壤源热泵实验台，且大多数进行了地下换热器与地面热泵设备的长期联合运行。其中1998年重庆建筑大学建设了包括浅埋竖埋管换热器和水平埋管换热器在内的热泵系统；1998年青岛建工学院建成了聚乙烯垂直土壤源热泵系统；湖南大学1998年建设了水平埋管土壤源热泵系统；1999同济大学建设了垂直土壤源热泵系统。这些系统为中国推广土壤源热泵奠定了基础。从2000年开始，在国内长春、济南、温州、重庆、米泉建立了一系列土壤源热泵系统的示范工程。土壤源热泵系统越来越多的被房地产商所关注和采用，而垂直埋管式土壤源热泵，无疑是当今中国最有竞争力的空调方式，并成为许多地方政府的极力推广的节能环保项目。地源系统类型比较 类型限制项目土壤源热泵系统地下水热泵系统地表水热泵系统水资源法规不受限制，国家鼓励受限制，审批严格受限制，需审批地理纬度适用我国长江以北地区适用我国长江以北地区受影响，要求地表水温冬季大于7C，夏季小于30C建筑物与地源距离不受影响，在建筑物周围垂直埋管即可长期抽水会造成地面沉降，井位密度和井距都有严格要求取水距离不宜过远寿命及可靠性不受影响，地下埋管可使用50年水井的取水量受地下水位的变化影响很大，水井的使用寿命受很多因素的影响取水量受地表水位的变化影响，输水管道的使用寿命比土壤源垂直埋管低得多结论通过以上类型对比分析，埋管式地源热泵是最适合我国的，也是我国目前极力推广的节能环保项目，虽然其他二种类型也有其固有的优点，但就我国的软硬件条件及地区实际情况来看，还是存在一定的不合理和不可执行性。 13土壤源热泵与普通中央空调方式的比较 土壤源热泵作为地源热泵今后发展的主要方向，我们将其与普通中央空调方式作以下五方面的比较。 1) 主机设置 对于普通中央空调系统，若设置风冷热泵机组进行冷