空调系统冷热源方案选择的探讨

空调系统冷热源方案选择的探讨

中央供冷系统的设计很多。由于冷源设备最初投资很大，如果选择，其影响将长期影响。反映空调系统冷热源方案优劣的指标较多,如初投资、能耗、占地面积、维护管理、安全性、对环境的影响等,因此,冷热源设备的选用须按技术的先进性,经济的合理性,安全可靠性的原则综合考虑多指标对系统的影响,选择其最优方案。本文依据灰色优化方法建立的数学模型与求解方法,通过二个工程实例说明了在集中空调系统冷热源方案选择中的应用。1灰色优化方法(1)列aik设有M个待选方案,每种方案有N个技术经济指标,则待选方案数据列Ai(K)(i=1,2,3,…m;K=1,2,3,…n),人为构造的参考方案数据列为A0(k)(k=1,2,3,…n),各因素按在定量指标中选最优,定性指标中选最高分的原则进行选取。(2)非时间序列的均值化处理在灰色优化过程中,涉及到不同物理量的参比运算,须对数据进行无量纲化处理,对非时间序列,一般采用均值化处理,即其中aver(k)=1m+1Σi=0mAi(k)(k)=1m+1Σi=0mAi(k)式(1)中Xi(K)(i=1,2,3,…m;k=1,2,3,…n)为均值化处理后无量纲数据序列。(3)计算各因子指标选取第i个待选指标关联系数反映各待选方案与参考方案接近程度的分散量度用ζ0i(k)表示ζ0i(k)=minimink|X0(k)−Xi(k)|+p×maxmax|X0(k)−Xi(K)|ik|X0(k)−Xi(k)|+p×maximaxk|X0(k)−Xi(k)|(2)ζ0i(k)=minimink|X0(k)-Xi(k)|+p×maxmax|X0(k)-Xi(Κ)|ik|X0(k)-Xi(k)|+p×maximaxk|X0(k)-Xi(k)|(2)式(2)中minimink|X0(k)−Xi(k)|为二级最小差,即在进行|X0(k)−Xi(k)|计算所得结果的最小值maximaxk|X0(k)−Xi(k)|为二级最大差,即在进行计算|X0(k)−Xi(k)|所得结果的最大值minimink|X0(k)-Xi(k)|为二级最小差,即在进行|X0(k)-Xi(k)|计算所得结果的最小值maximaxk|X0(k)-Xi(k)|为二级最大差,即在进行计算|X0(k)-Xi(k)|所得结果的最大值|X0(k)-Xi(k)|为第K个指标,第i个待选方案与参考方案对应项值差的绝对值p—分辨系数,一般为0.1～1.0,通常取0.5(4)不同权值qk的情况在待选方案的各技术经济指标所起的影响程度不可能完全相同,有必要根据实际情况赋以不同的权值Q(K)(k=1,2,3,…n),Q(K)一般以专家测评为准,这样可获得更接近理想的优化结果。(5)各方案权重分值的关联度计算关联系数是各待选方案对应的各指标间差值的反映程度为一组二维数据的集合,信息过于分散,不利于进行直观比较,故有必要将各方案所对应的指标差值特征量集中为一个值,即求其加权平均值,该加权平均值为关联度,用R(i)表示R(i)=Σk=1NQ(K)⋅ζ(K)Σk=1NQ(K)R(i)=Σk=1ΝQ(Κ)⋅ζ(Κ)Σk=1ΝQ(Κ)(3)根据式(3)的计算结果,按其值的大小进行排序,排在最前面的即为所选最优方案。2方案3:直燃型溴化锂吸收式冷水机组南京某综合楼建筑面积8800,空调面积约6500,由地下一层(地下停车场、设备用层)地面九层(商业、餐饮、娱乐、办公、客饭等)。夏季冷负荷为1024kw,冬季热负荷721kw。本综合楼的集中空调系统的冷热源的选择有下列四种方案,方案1:活塞式冷水机组+燃油锅炉,方案2:螺杆式冷水机组+燃油锅炉,方案2:直燃型溴化锂吸收式冷水机组,方案4:风冷热泵机组初投资考虑了主机,锅炉设备,水泵及附属设备购置费,城市电力增容费。不同电力增容单价时各方案的初投资如表1所示:(单位:万元)不同电价,夏季运行费用如表2:(元/小时)。按消耗1kw.h电折合成0.361kg标准煤计算各方案的耗能如表3所示。根据各方案的初投资、能耗、运行费用、寿命及可靠性、占地面积、对环境影响构造成表4所示的待选方案与参考方案指标数据序列。按照系统灰色优化的数学模型各待选方案在不同电价情况下的关联度如表5所示。(1)从表8计算结果可以看出,当电价小于0.8元/kw.h时,其关联度排序结果为:R(2)>R(4)>R(1)>R(3),即用户选用蒸汽压缩式制冷机组较为经济,其中在蒸汽压缩式制冷机组中应优先选用风螺杆式冷水机组+燃油锅炉。(2)当电价大于1.0元/kw.h时,其关联度排序结果为:R(3)>R(4)>R(2)>R(1),即用户选用直燃型溴化锂吸收式冷水机组较为经济。因此,本工程在电力许可,电价小于0.8元/kw.h情况下,应优先选用方案2即螺杆式冷水机组+燃油锅炉。3北京国际科技交流中心的集中冷热设计方案为(1)地下空间改造北京某国际科技交流中心建筑面积26630M2。地下2层,地上9层,局部10层。地下2层为娱乐、健身、浴室及设备用房等、地下一层为汽车库和制冷机房。首层及二层为接待、餐饮、办公等。三层以上为客房、会议及办公。(2)方案2:季供空调系统热量选用2台螺杆式冷水机组,设计工况单机冷量为1480KW,夏季供空调系统冷量;选用两台燃气锅炉,设计工况单机产热量为1744KW,冬季供空调系统热量。冷源情况同方案1。热源选用小区锅炉房热水,选用两台板式换热器,其单台最大换热面积为120M2,冬季供空调系统热量;另选两台燃气锅炉,设计单机产热量为930KW,当学校锅炉房未供暖(或停止供暖)时,供系统热量(每年使用时间约两个月)。选用2台直燃型溴化锂吸收式冷水机组,设计工况单机冷量为1756KW,夏季供空调系统冷量;设计工况单机产热量为1856KW,冬季供空调系统热量。(3)投资和运营成本各方案设备初投资运行能耗、及运行费用如表1所示。(4)待选方案与参考方案指标序列根据各方案的初投资、能耗、运行费用、寿命及可靠性、占地面积、对环境影响构造成表2所示的待选方案与参考方案指标数据序列。按照系统灰色优化的数学模型各待选方案的关联度如表5所示。(5)投资成本分析从计算结果方案2的关联度明显高于方案1与方案3,在三个方案中属最优方案。从投资角度上来看,虽然方案1与方案2相差较小,分别比方案3多投资170万元与153万元,但方案2能耗小,运行费用低,采用方案2,多于方案3的初投资费用,在运行近10个月,就能收回成本了。若按照北京市供电局平价收费标准来进行运行费用的计算时,方案2运行近9个月就能收回成本。4吸收式冷热水机组(1)空调系统冷热源的选择应综合考虑技术、经济、环境等方面的影响,作全面的分析比较,在可能的条件下,应尽量选用能耗低、投资省又有利于环保的冷热源设备。(2)蒸汽压缩式冷水机组因在初投资、能耗方面具有很大的优势,而直燃型溴化锂吸收式冷热水机组能源利用率低,节电但不节能。因此在电力不紧张的地区,应优先选用蒸汽压缩式冷水机组。另外,当有采暖热网条件提供时,夏季使用电制冷机组,冬季采用热网,并设有过渡采暖锅炉,这样的冷热源的配置方案是经济合理的。(3)直燃型溴化锂吸收式冷热水机组由于其寿命较电制冷机组短,每年的制冷量都有所衰减,而且目前市场价格较高,造成初投资增加。(4)所有形式的吸收式制冷机组只有在使用余热、废热的情况下,才具有节能意义。(5)集中空调制冷(热)机组选型需要考虑的因素较多,除了上述考虑的因素以外,如本地区的资源条件,产品的冷量调节范围,无故障运行周期,服务质量等因素可根据实际工程情况侧重考虑。(6)灰关联分析不仅适用于分析时间序列的因素排序,而且适用于方案优选,其突出优点不需要太多的样本,也不要求数据具有特殊的分布,是一种值得推广的多因素相关分析方法。(7)定性指标的量化与各指标因素权值的确定,均需通过测评而定,其专家组的测评结果与实际情况的符合