空調冷熱源方案選擇方法分析

袁航

（重慶大恒建筑設計限公司　重慶　408000）

空調冷熱源方案選擇方法分析

袁航

（重慶大恒建筑設計限公司重慶408000）

我國改革開放30年來，我國經濟快速穩健發展，人民生活水平日益提高，空調已成為各類建筑不可缺少的重要組成部分，空調系統的末端采用風機盤管，冷熱源的形式結合當地能源供應情況和工程特點綜合考慮。本文結合工程實際情況，對目前建筑通常采用的電制冷機和鍋爐房配套作為冷熱源的空調系統做了簡要論述。

空調；冷熱源；選擇方法

引言

近年來，建筑項目空調系統初投資與運行費用均較高，作為空調系統設計過程中的一個重要的決策環節，冷熱源方案的選擇非常重要。冷熱源形式不同，系統的初投資和能耗差別會很大。如何決策出合理的空調方式，需要對眾多影響因素進行全面、綜合的考慮和權衡，如國家能源方針政策、當地能源結構和價格、項目投資狀況、建筑規模、檔次定位、運營管理模式以及氣象參數、空調系統的可行性、技術性和經濟性、使用效果等。在國家能源政策發展趨勢的大前提下，既符合業主利益和意愿，又技術可靠、經濟合理的冷熱源形式，才是比較適合具體項目的空調方式。

1　空調冷熱源選擇依據

不同冷熱源方案設計施工投入資金也不同，在選擇方案時應進行仔細的分析比較：①熱源應優先采用城市、區域供熱或工廠余熱。高度集中的熱源能效高，便于管理，有利于環保。②熱源設備的選用應按照國家能源政策并符合環保、消防、安全技術規定，大中城市宜選用燃氣、燃油鍋爐，鄉鎮可選用燃煤鍋爐。③若當地供電緊張，有熱電站供熱或有足夠的冬季供暖鍋爐，特別是有廢熱、余熱可利用時，應優先選用溴化鋰吸收式冷水機組作為冷源。④當地供電緊張，且有燃氣供應，尤其是在實行分季計價而價格比較低廉的地區，可選用燃氣鍋爐、直燃型溴化鋰吸收式冷（熱）水機組作為冷熱源。直燃型溴化鋰吸收式冷（熱）水機組與溴化鋰吸收式冷水機組相比，具有熱效率高，燃料消耗少，安全性好，可直接供冷或供熱，初投資、運行費和占地面積少等優點，因此在同等條件下特別是夏季有廉價天然氣可利用時，應優先選用直燃型溴化鋰吸收式冷（熱）水機組。⑤若當地無上述的區域供熱或工廠余熱，也沒有燃氣供應時，可采用燃煤、燃油鍋爐供熱，電動壓縮式制冷機組供冷，或選用燃油型直燃式溴化鋰吸收式制冷機作為冷熱源。⑥若當地供電不緊張時，空調冷源應優先選用電力驅動的制冷機。⑦根據建筑物全年空調負荷分布規律和制冷機部分符合下的調節特性系數，合理選擇制冷機的機型、臺數和調解方式，提高制冷系統在部分負荷下的運行效率，以降低全年總能耗。⑧選用風冷型制冷機組還是水冷型制冷機組需因地制宜，因工程而異。一般大型工程宜選用水冷機組，小型工程或缺水地區宜選用風冷機組。⑨冷水機組一般選用2～4臺，機組之間考慮互為備用和輪換使用的可能性。從便于維護管理的角度考慮，宜首先選用同類型同規格的機組，從節能角度考慮，可選用不同類型不同容量機組搭配方案。⑩具備多種能源的大型建筑，可采用復合能源供冷、供熱。當影響能源價格因素比較多，很難確定利用某種能源最經濟時，配置不同能源的機組通常是最穩妥的方案。11○夏熱冬冷地區、干旱缺水地區的中小型建筑，可采用空氣源熱泵或地下埋管式地源。

2　工程概況

本建筑總建筑面積13106m2，經逐時計算，夏季空調的總冷負荷為1741kW（綜合最大值，含風系統及水系統的溫升），冬季空調的總熱負荷673kW。空調冷源由兩臺285TR螺桿式冷水機組提供。水專業與本專業共用熱源，水專業要求用熱量為360kW。熱源由設于地下一層兩臺常壓直接式燃氣熱水機組提供，再分別經各自板換提供熱水。空調冷凍水供回水溫度為7/12℃；一次空調側熱水供回水溫度為80/60℃，二次空調側熱水供回水溫度為60/50℃。圖1為空調冷熱源系統圖。

圖1　空調冷熱源系統圖

3　空調冷熱源布置

3.1鍋爐房位置選擇

該工程規劃用地比較緊張，因此，酒店鍋爐房建于地下1層，燃料選用燃氣。由于五棟樓均屬于辦公性質，人員比較密集，所以鍋爐房選在1號樓和2號樓之間空地下，與2號樓地下相連。具體布局詳見圖2。

3.2換熱站及電制冷機組設置

本工程共分為五個建筑單體，為縮短空調系統冷熱源至末端管路連接，便于水力平衡，并根據五棟樓的總平面布局圖（見圖2），本項目將空調機房和換熱站分為三個獨立的部分：一部分位于1號樓和3號樓地下連廊處（1號樓和3號樓中間位置）；另一部分位于2號樓和4號樓地下連廊處（2號樓和4號樓中間位置）；第三部分位于5號樓地下中間位置。上述三部分的空調機房和換熱站分別為相應建筑的地上房間提供夏季制冷用冷凍水和冬季制熱用熱水。

圖2　具體布局

4　冷熱源系統

4.1空調冷熱水系統概述

本工程空調水系統采用兩管制，閉式循環，冷（熱）源產生的冷（熱）水通過一個分水器為空調末端設備提供冷（熱）水，空調末端設備經換熱后的回水通過一個集水器返回冷（熱）源，如此反復循環，從而實現空調房間夏季制冷和冬季供熱的要求。空調冷熱源系統流程示意圖見圖3。

圖3　空調冷熱源系統流程示意圖

4.2空調熱水系統

冬季空調系統采暖用熱水溫度為60℃/50℃。本工程熱源為來自院區鍋爐房提供95℃/70℃熱水，鍋爐房出來的熱水經院區外網直埋分別接至三處地下室換熱站，經表面式換熱器換熱后，供空調系統冬季采暖使用。每處換熱站內選兩臺換熱器，每臺換熱器設計容量為設計熱負荷×0.65（寒冷地區取65%）×1.15（附加系數）；選用三臺變頻空調熱水循環泵，其中一臺備用，以方便集中供暖系統在采暖期進行變流量調節。

4.3空調冷凍水及冷卻水系統

夏季空調系統冷源由分別設在三處地下室空調主機房內的電動式冷水機組提供，冷凍水供回水溫度為7℃/12℃。制冷機組產生的熱量由設在屋頂的冷卻塔帶走，冷卻水供回水溫度為37℃/32℃。每處電動壓縮式冷水機組的總裝機容量分別根據計算的空調系統冷負荷確定，不另作附加。本工程所選用的冷水機組單機名義工況制冷量在1054～1758kW之間，冷水機組選用類型為螺桿式，且根據當地公共建筑節能設計標準的要求，冷水機組的性能系數不低于4.6。

4.4空調系統的定壓和膨脹

本工程采用高位膨脹水箱的方式來吸收空調水系統的膨脹量和穩定系統壓力，定壓點設在集水器上。膨脹水箱放于空調系統的最高處，即分別在1號樓（1號樓高于3號樓）屋頂、2號樓（2號樓高于4號樓）屋頂及5號樓屋頂設膨脹水箱。膨脹水箱放置于屋頂的消防水箱間內，不單獨設房間。消防水箱間冬季需設置空調系統防凍，因此，膨脹水箱需架高布置，確保膨脹水箱的底部比空調水系統的最高點高出至少300mm。

4.5空調補水系統

本工程采用補水泵的方式為空調系統補水，補水點設在集水器上。每處空調系統選用2臺補水泵，一用一備，由設在屋頂消防水箱間內膨脹水箱的高低水位控制補水泵的啟停。當系統失水，膨脹水箱水位達到設定的最低水位時，補水泵啟動補水，當膨脹水箱水位達到設定的最高水位時，補水泵停止運行。

5　結束語

本文結合工程實際情況，對目前建筑通常采用的電制冷機和鍋爐房配套作為冷熱源的空調系統在冷熱源的布置上及冷水系統、熱水系統、補水系統及系統的定壓和膨脹方式做了簡要論述，以供參考。

[1]劉曉梅.夏熱冬暖地區某酒店冷熱源優化設計[J].暖通空調，2010，40（1）：39～41.

[2]項國民，森田和義.空調冷熱源方案的優化選擇[J].制冷與空調，2006（2）：102～104.

[3]王敏.花園國際大酒店冷熱源方案比較[J].山西建筑，2009，35（16）：191～192.

TU83

A

1673-0038（2015）12-0021-02

2015-3-6

袁航（1976-），男，工程師，本科，主要從事暖通設計工作。