目錄:

一、常規(guī)電制冷空調(diào)系統(tǒng)

二、冰蓄冷空調(diào)系統(tǒng)

三、水源熱泵空調(diào)系統(tǒng)

四、電蓄熱空調(diào)系統(tǒng) 

五、風(fēng)冷熱泵空調(diào)系統(tǒng)

六、溴化鋰空調(diào)系統(tǒng)

七、VRV空調(diào)系統(tǒng) 

八、熱泵空調(diào)系統(tǒng)

九、空氣源熱泵空調(diào)系統(tǒng)

十、大溫差低溫送風(fēng)空調(diào)系統(tǒng)的特點(diǎn)

十一、變風(fēng)量空調(diào)系統(tǒng)的特點(diǎn)

十二、冰蓄冷與水源熱泵的結(jié)合

十三、水蓄冷系統(tǒng)

十四、溫濕獨(dú)控空調(diào)系統(tǒng)系統(tǒng)正文:

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目前使用較多的空調(diào)形式,經(jīng)過(guò)一個(gè)多世紀(jì)的發(fā)展,制冷主機(jī)的形式多種多樣,具有制冷效率高等的優(yōu)點(diǎn),它有如下特點(diǎn):

優(yōu)點(diǎn):

1)系統(tǒng)簡(jiǎn)單,占地比其他形式的稍小。

2)效率高,COP(制冷效率)一般大于5.3。

3)設(shè)備投資相對(duì)于其它系統(tǒng)少。

不足之處:

1)冷水機(jī)組的數(shù)量與容量較大,相應(yīng)的其他用電設(shè)備數(shù)量、容量也增加,運(yùn)動(dòng)設(shè)備的增加加大了維護(hù)、維修工作量。

2)總用電負(fù)荷大,增加了變壓器配電容量與配電設(shè)施費(fèi)。

3)所使用電量均為高峰電,不享受峰谷電價(jià)政策,運(yùn)行費(fèi)用高。

4)在拉閘限電時(shí)出現(xiàn)空調(diào)不能使用的狀況。2003、2004年夏季空調(diào)主機(jī)減半運(yùn)行,造成大部分中央空調(diào)達(dá)不到效果。

5)運(yùn)行方式不靈活,在過(guò)渡季節(jié)、節(jié)假日或休息時(shí)間個(gè)別區(qū)域供冷,需要開(kāi)主機(jī)運(yùn)行,形成大馬拉小車,浪費(fèi)了機(jī)組的配置能力,增加了運(yùn)行費(fèi)用。

6)對(duì)于大型區(qū)域供冷系統(tǒng)較難實(shí)現(xiàn)較好的供冷(供水溫度不能降低),管網(wǎng)的投資大、輸送能耗高、空調(diào)品質(zhì)差。

二、冰蓄冷空調(diào)系統(tǒng)

冰蓄冷空調(diào)是在常規(guī)水冷冷水機(jī)組系統(tǒng)的基礎(chǔ)上減小制冷主機(jī)容量增加蓄冰裝置,利用夜間低谷低價(jià)電力時(shí)段將冷量通過(guò)冰的形式儲(chǔ)存起來(lái),白天需要供冷時(shí)釋放出來(lái)。該技術(shù)在二十世紀(jì)30年代開(kāi)始應(yīng)用于美國(guó),在70年代能源危機(jī)中得到發(fā)達(dá)國(guó)家的大力發(fā)展。從美國(guó)、日本、韓國(guó)、臺(tái)灣等較發(fā)達(dá)的國(guó)家和地區(qū)的發(fā)展情況來(lái)看,冰蓄冷已經(jīng)成為中央空調(diào)的發(fā)展方向。比如,韓國(guó)明令超過(guò)2000㎡建筑,必須采用冰蓄冷或煤氣空調(diào),日本超過(guò)5000㎡的建筑物,就在設(shè)計(jì)時(shí)考慮采用冰蓄冷空調(diào)系統(tǒng)。很多國(guó)家都采取了獎(jiǎng)勵(lì)措施來(lái)推廣這種技術(shù),比如韓國(guó)轉(zhuǎn)移1KW高峰電力,一次性獎(jiǎng)勵(lì)2000美元,美國(guó)一次性獎(jiǎng)勵(lì)500美元,等等。

中國(guó)也加大對(duì)蓄能技術(shù)的推廣力度,國(guó)家計(jì)委和經(jīng)貿(mào)委特地下達(dá)《節(jié)約用電管理辦法》,要求各單位推廣蓄能技術(shù),并逐步加大峰谷電差價(jià)。全國(guó)采用蓄能技術(shù)的空調(diào)系統(tǒng)大幅度增加,2001年10月舉辦APEC會(huì)議的10萬(wàn)㎡的上?萍汲、浙江大學(xué)紫金港新校區(qū)13萬(wàn)㎡、廣州大學(xué)城500萬(wàn)㎡等大型建筑采用的就是冰蓄冷空調(diào)系統(tǒng)。

冰蓄冷中央空調(diào)代表當(dāng)今世界中央空調(diào)的先進(jìn)水平,預(yù)示著中央空調(diào)的發(fā)展方向,有如下特點(diǎn):

優(yōu)點(diǎn):

1)減少冷水機(jī)組容量(降低主機(jī)一次性投資),總用電負(fù)荷少,減少變壓器配電容量與配電設(shè)施費(fèi)。

2)冷主機(jī)制冷效率高(COP大于5.3),同時(shí)利用峰谷荷電價(jià)差,大大減少空調(diào)年運(yùn)行費(fèi),可節(jié)約運(yùn)行費(fèi)用35%以上(與熱泵和溴化鋰空調(diào)形式比可以節(jié)約40%以上)。

3)減少建筑的配電容量,節(jié)約變配電的投資,節(jié)約約30%(空調(diào)的配電投資);免雙線路的高可靠性費(fèi)用,節(jié)約投資。

4)使用靈活,部分區(qū)域使用空調(diào)可由融冰提供,不用開(kāi)主機(jī),節(jié)能效果明顯。

5)可以為較小的負(fù)荷(如只用個(gè)別辦公室)融冰定量供冷,而無(wú)需開(kāi)主機(jī)。

6)在過(guò)渡季節(jié),可以融冰定量供冷,而無(wú)需開(kāi)主機(jī),不會(huì)出現(xiàn)大馬拉小車的狀況,運(yùn)行更合理,費(fèi)用節(jié)約明顯。

7)具有應(yīng)急功能,提高空調(diào)系統(tǒng)的可靠性。在拉閘限電時(shí)更能顯示其優(yōu)勢(shì):只要具備帶動(dòng)水泵的電力(如發(fā)電機(jī)發(fā)電、限電減電力供電)就能夠融冰供冷,不會(huì)出現(xiàn)空調(diào)不能使用的狀況(2003、2004年夏季空調(diào)主機(jī)減半運(yùn)行,造成大部分中央空調(diào)達(dá)不到效果,只有冰蓄冷空調(diào)的效果沒(méi)有受到影響)。

8)制冷溫度低而穩(wěn)定,空調(diào)效果佳,提高大樓的舒適性和品位。

9)有低溫冷源制冷速度快,上班前啟動(dòng)時(shí)間短。上班前啟動(dòng)時(shí)間越長(zhǎng),則空調(diào)無(wú)效運(yùn)行越多,無(wú)謂的浪費(fèi)越大。

10)作為驅(qū)動(dòng)能源,清潔、環(huán)保、穩(wěn)定、簡(jiǎn)單可靠,且峰谷電差價(jià)在不久的將來(lái)勢(shì)必會(huì)更優(yōu)惠(周邊省份在去年均已大幅優(yōu)惠,國(guó)外的峰谷差更大)。

11)對(duì)于大型多建筑區(qū)域供冷,可以低溫供水,降低送水能耗、減少管網(wǎng)投資;同時(shí)與每一建筑一個(gè)供冷站的形式比可以節(jié)約投資、減少管理費(fèi)用、減少機(jī)房面積。(如廣州大學(xué)城500萬(wàn)㎡,浙江大學(xué)紫金港新校區(qū)13萬(wàn)㎡、杭州商學(xué)院10萬(wàn)㎡,杭州市民中心58萬(wàn)㎡等)

12)可以為末端提供低溫冷凍水,降低末端的投資;加強(qiáng)除濕能力,大幅提高空調(diào)舒適性;如果采用低溫送風(fēng)系統(tǒng),更是可以節(jié)約末端的風(fēng)機(jī)能耗、提高空調(diào)品質(zhì)、減少風(fēng)管的尺寸和投資。

13)空調(diào)系統(tǒng)智能化程度高,可以實(shí)現(xiàn)系統(tǒng)的全自動(dòng)運(yùn)行,而且具備與大樓的BAS接口,是目前世界上最先進(jìn)的空調(diào)系統(tǒng)。

不足之處:

1)如果主機(jī)和蓄冰裝置等設(shè)備均布置于冷凍機(jī)房?jī)?nèi),蓄冰裝置需要占用一定的空間(解決辦法:可以埋在綠化帶下、布置在汽車坡道下等無(wú)用空間)。

2)機(jī)房設(shè)備投資比常規(guī)水冷電制冷和溴化鋰機(jī)組系統(tǒng)稍高。

3)冰蓄冷只能夏天供冷,需要供熱系統(tǒng)(可以采用熱網(wǎng)換熱采暖,熱網(wǎng)容量遠(yuǎn)低于溴化鋰機(jī)組所需,只有50%左右容量)。

三、水源熱泵空調(diào)系統(tǒng)

1、屬于可再生能源利用技術(shù)

水源熱泵是具備了利用地球水體所儲(chǔ)藏的太陽(yáng)能資源作為冷熱源,進(jìn)行能量轉(zhuǎn)換的供暖空調(diào)系統(tǒng)。其中可以利用的水體,包括地下水或河流、地表部分的河流和湖泊以及海洋。地表土壤和水體不僅是一個(gè)巨大的集熱器,收集了47%的太陽(yáng)輻射能量,比人類每年利用能量的500倍還多(地下的水體是通過(guò)土壤間接的接受太陽(yáng)輻射能量),而且是一個(gè)巨大的動(dòng)態(tài)能量平衡系統(tǒng),地表的土壤和水體自然地保持能量接受和發(fā)散地相對(duì)地均衡。這使得利用儲(chǔ)存于其中地近乎無(wú)限地或地能成為可能。所以說(shuō),水源熱泵利用的是清潔的可再生能源地一種技術(shù)。

2、便于計(jì)量和收費(fèi)

空調(diào)用電負(fù)荷在用戶位置,因此便于空調(diào)的計(jì)量與收費(fèi)。這對(duì)于用戶合理使用空調(diào)系統(tǒng),節(jié)約空調(diào)系統(tǒng)的能耗,公平、公正、公開(kāi)地?cái)偱煽照{(diào)運(yùn)行管理是很有利的。

3、運(yùn)行安全可靠

水源熱泵機(jī)組的空調(diào)系統(tǒng)是可以基本保證全年按用戶的需要開(kāi)啟空調(diào)系統(tǒng),特別是春秋空調(diào)過(guò)渡季節(jié)均能運(yùn)行,也就相當(dāng)于四管制空調(diào)系統(tǒng)。一般,水源熱泵供、回水的溫度一年四季相對(duì)穩(wěn)定,其波動(dòng)的范圍遠(yuǎn)遠(yuǎn)小于空氣的變動(dòng)。夏季水體作為空調(diào)的冷源,冬季作為空調(diào)的熱源,水體溫度較恒定的特性,使得熱泵機(jī)組運(yùn)行更可靠、穩(wěn)定,也保證了系統(tǒng)的高效性和經(jīng)濟(jì)性。不存在空氣源熱泵的冬季除霜等難點(diǎn)問(wèn)題。

4、高效節(jié)能

水源熱泵機(jī)組可利用的環(huán)境水體溫度冬季為12-22℃,水體溫度比環(huán)境空氣溫度高,所以熱泵循環(huán)的蒸發(fā)溫度提高,能效比也提高。而夏季水體為18-35℃,水體溫度比環(huán)境溫度低,所以制冷的冷凝溫度降低,機(jī)組效率提高。

5、靈活應(yīng)用

有的建筑物內(nèi),特別在過(guò)渡季節(jié),部分區(qū)域需要供冷,部分區(qū)域需要供熱,水源熱泵可以同時(shí)供冷和供熱,可以實(shí)現(xiàn)建筑內(nèi)冷熱量的轉(zhuǎn)移和平衡,從而系統(tǒng)少用能源。

水地源空調(diào)以其卓越的節(jié)能環(huán)保特點(diǎn)得到了廣泛認(rèn)可,06年我國(guó)科技部把建筑節(jié)能作為十一五科技支撐計(jì)劃項(xiàng)目,其中課題六為水地源熱泵應(yīng)用技術(shù),07年“兩會(huì)”已把全面推進(jìn)節(jié)能環(huán)保技術(shù)的應(yīng)用作為會(huì)議重要議題之一。在短短幾年間,水地源熱泵中央空調(diào)在大中城市的發(fā)展如火如荼,特別是在北京、山東、長(zhǎng)三角等經(jīng)濟(jì)發(fā)達(dá)區(qū)域,已經(jīng)成為節(jié)能環(huán)保高檔空調(diào)系統(tǒng)的象征。目前正快速向中、西部地區(qū)發(fā)展,各地紛紛建立水地源空調(diào)示范工程,政府也積極鼓勵(lì)企事業(yè)單位選用水地源熱泵空調(diào)。

當(dāng)前,氣候變暖嚴(yán)重威脅到人類的可持續(xù)發(fā)展,應(yīng)對(duì)氣候變化已成為全球面臨的重大挑戰(zhàn)。氣候變化的原因除了自然因素外,同人類的活動(dòng),特別是同使用化石燃料、排放二氧化碳的程度密切相關(guān)。

節(jié)能必然成為衡量未來(lái)建筑品質(zhì)的必要指標(biāo),“低碳排放”的概念正受到環(huán)保行業(yè)、學(xué)術(shù)研究機(jī)構(gòu)的普遍重視。

中央空調(diào)系統(tǒng)作為建筑耗電最大的一個(gè)設(shè)備,其節(jié)能減排的的必要性應(yīng)該首當(dāng)其沖的。

根據(jù)《中國(guó)節(jié)能技術(shù)政策大綱》 3.3.4  發(fā)展地?zé)嵩、水源、空氣源熱泵技術(shù)和污水源熱泵技術(shù),一般情況下不應(yīng)采用直接電采暖方式。提倡蓄冷、蓄熱空調(diào)和采暖,盡量利用電網(wǎng)低谷負(fù)荷。

國(guó)務(wù)院文件(國(guó)發(fā)(2008)03號(hào))節(jié)能技術(shù)推薦采用水源熱泵與蓄冰技術(shù)。

四、電蓄熱空調(diào)系統(tǒng)

電蓄熱空調(diào)是利用夜間低谷低價(jià)電力電鍋爐制熱,制取的熱量以熱水的形式儲(chǔ)存在蓄熱裝置中,白天將所儲(chǔ)存熱量釋放出來(lái)向空調(diào)末端供熱。

電蓄熱空調(diào)具有穩(wěn)定的供熱能力,有如下特點(diǎn):

1)利用蓄能技術(shù)移峰填谷,平衡電網(wǎng)負(fù)荷,提高電廠發(fā)電設(shè)備的利用率,降低電廠、電網(wǎng)的運(yùn)行成本,節(jié)約電廠、電網(wǎng)的基礎(chǔ)建設(shè)投入。

2)利用峰谷荷電價(jià)差,大大減少空調(diào)年運(yùn)行費(fèi)。

3)使用靈活,過(guò)渡季節(jié)、節(jié)假日或者下班后部分辦公室使用空調(diào)可由蓄熱定量提供,無(wú)需開(kāi)機(jī)組,節(jié)能效果明顯,運(yùn)行費(fèi)用大大降低。

4)具有應(yīng)急功能,提高空調(diào)系統(tǒng)的可靠性。

5)自動(dòng)化程度高,可以作到無(wú)人值守,根據(jù)空調(diào)的變化實(shí)時(shí)跟蹤,需要多少冷量供多少,不會(huì)出現(xiàn)大馬拉小車的狀況,節(jié)能明顯。

五、風(fēng)冷熱泵空調(diào)系統(tǒng)

風(fēng)冷熱泵是靠室外空氣來(lái)冷卻的一種空調(diào)形式,其制冷和供暖的性能與室外環(huán)境溫度密切相關(guān),它有如下特點(diǎn):

1)冷熱一體,不需要另外配置熱源。

2)在不考慮其對(duì)建筑外觀的影響和機(jī)組運(yùn)行振動(dòng)影響時(shí),可以將機(jī)組放置于屋頂,不需要專門(mén)的空調(diào)機(jī)房。在小面積無(wú)冷凍機(jī)房的建筑比較適合。

3)空氣冷卻,不需配置冷卻塔

4)靠空氣冷卻,制冷、制熱性能與室外環(huán)境溫度密切相關(guān),造成性能不穩(wěn)定:夏季室外溫度較高,需冷量較多時(shí),其制冷能力變差;冬季室外溫度較低,需供熱較多時(shí),其供熱能力變差。冬季需要采取特定的除霜手段,影響了制熱效果;供熱溫度低,使室內(nèi)的溫度在天冷時(shí)達(dá)不到要求。

5)靠空氣冷卻,制冷效率低(名義COP低于3.2,實(shí)際運(yùn)行一般為2.5左右),運(yùn)行費(fèi)用高。

6)因機(jī)組放于室外靠風(fēng)冷卻,時(shí)間長(zhǎng)了冷凝器上結(jié)滿灰塵,極大的影響了換熱效率,機(jī)組運(yùn)行效率下降,制冷量也急劇下降,一般3年后需重新考核其制冷能力,進(jìn)行相應(yīng)處理,有時(shí)甚至需加配機(jī)組。

7)機(jī)組選型時(shí)需考慮環(huán)境對(duì)系統(tǒng)的影響,需要增大配置,投資增加,投資為幾種空調(diào)形式中最高。

8)效率低,總用電負(fù)荷大,增加了常規(guī)空調(diào)系統(tǒng)本身就較大的變壓器配電容量,配電設(shè)施費(fèi)高,且需交納較多的電力貼費(fèi)和電力施工費(fèi)。

9)由于機(jī)組放置于室外,運(yùn)行、管理、維護(hù)難度大,機(jī)組容易損壞,維修工作量大。

10)過(guò)渡季節(jié),需冷量或熱量減少時(shí),其制冷或制熱能力卻達(dá)到最高水平,大馬拉小車,形成浪費(fèi),也增加了運(yùn)行費(fèi)用。

六、溴化鋰空調(diào)系統(tǒng)溴化鋰機(jī)組是利用熱能作為機(jī)組的能源、通過(guò)溴化鋰和水之間的吸收與釋放、由水作為制冷劑循環(huán)來(lái)達(dá)到制冷的目的。根據(jù)提供熱能的方式,溴化鋰機(jī)組又分為直燃型(燃油、燃煤氣或燃天然氣)、蒸汽型(熱網(wǎng)蒸汽或自備鍋爐提供蒸汽)和熱水型(熱網(wǎng)熱水或自備鍋爐提供熱歲),由于不通熱網(wǎng),因此只能為直燃型。

由于水做制冷劑、溴化鋰做吸收劑,使得制冷主機(jī)的特性完全不同于其他空調(diào):

其優(yōu)點(diǎn)如下:

1)系統(tǒng)的能源主要為熱能,因此配電容量。s為常規(guī)電制冷的1/3,冰蓄冷系統(tǒng)的1/2),運(yùn)行耗電量小。(但在停電時(shí)仍然不能運(yùn)行,采用自備發(fā)電機(jī)只能保證部分水泵,整個(gè)系統(tǒng)不能供冷,無(wú)法象冰蓄冷系統(tǒng)開(kāi)水泵全融冰可以供冷;如果出現(xiàn)2003年夏季的限電使用開(kāi)一半機(jī)組,則達(dá)不到空調(diào)效果,而冰蓄冷可以保證空調(diào)效果)

2)用于有廢熱產(chǎn)生的場(chǎng)合較為可行,如鋼廠、紡織廠等,歐美發(fā)達(dá)國(guó)家溴化鋰機(jī)組的應(yīng)用均在有廢熱的場(chǎng)合。

3)(直燃型)冷熱一體,不需另外配置采暖設(shè)備(采暖時(shí)就是一臺(tái)燃?xì)忮仩t,但熱效率比單獨(dú)的燃?xì)忮仩t低一些)。

4)機(jī)房占地面積比冰蓄冷稍小。

不足之處:

1)由于溴化鋰機(jī)組的特性,制冷量存在衰減(年衰減約為3%~8%),因此溴化鋰機(jī)組的容量設(shè)計(jì)時(shí)按15%的余量配置。

2)制冷主機(jī)的出水溫度高,實(shí)際運(yùn)行高于8℃(眾多的實(shí)際工程就均如此),空調(diào)效果差、制冷速度慢、上班前啟動(dòng)時(shí)間長(zhǎng),降低了大樓的品位;同時(shí)由于供水溫度高,必須加大末端設(shè)備的容量才能達(dá)到降低室內(nèi)溫度的效果,增大了投資。

3)溴化鋰是具有腐蝕性的無(wú)機(jī)鹽,容易造成機(jī)組的腐蝕和制冷量的衰減。

4)效率低,能效比(COP)約為0.8—1.2,屬于節(jié)電不節(jié)能型產(chǎn)品,運(yùn)行能耗高、運(yùn)行費(fèi)用高,在能源緊張的現(xiàn)在,發(fā)達(dá)國(guó)家根本就不提倡使用(除非有廢熱)。

5)由于采用水作制冷劑,必須確保系統(tǒng)真空度,但由于工藝以及實(shí)際運(yùn)行后會(huì)產(chǎn)生不凝性氣體,導(dǎo)致真空度下降,制冷量衰減。

6)溴化鋰機(jī)組部分負(fù)荷運(yùn)行時(shí)卸載能力差,因此部分負(fù)荷時(shí)容易造成“大馬拉小車”狀況,浪費(fèi)運(yùn)行費(fèi)用;如果只有部分區(qū)域冷負(fù)荷較小時(shí)機(jī)組甚至無(wú)法啟動(dòng)(低于機(jī)組的40%負(fù)荷即無(wú)法運(yùn)行);當(dāng)要求的冷量很小,遠(yuǎn)低于溴化鋰機(jī)組能夠啟動(dòng)運(yùn)行的容量時(shí)無(wú)法供冷;在部分負(fù)荷下運(yùn)行,如果機(jī)組調(diào)節(jié)不好,溴化鋰易結(jié)晶造成系統(tǒng)難以運(yùn)行。

7)冷卻水系統(tǒng)大于常規(guī)電制冷系統(tǒng),冷卻塔是冰蓄冷系統(tǒng)的2倍(詳見(jiàn)后設(shè)備配置比較),補(bǔ)水量大,在屋頂?shù)牟贾酶y以處理;冷卻水管大,管道井也大。

8)由于溴化鋰機(jī)組的特殊性,運(yùn)行維護(hù)復(fù)雜;日常的維護(hù)保養(yǎng)工作特別重要,如果保養(yǎng)不好,制冷量的衰減更快,因此日常的維護(hù)管理人員要求具有較高的專業(yè)水平,費(fèi)用遠(yuǎn)高于電制冷系統(tǒng)。

9)溴化鋰溶液必須每年保養(yǎng)更換,費(fèi)用大;現(xiàn)場(chǎng)更換容易造成系統(tǒng)不潔制冷效果下降。

10)機(jī)組尺寸大,需要更大的檢修空間和通道。

11)油、氣的價(jià)格持續(xù)走高且供應(yīng)緊張,運(yùn)行費(fèi)用很高。

12)油氣必須考慮消防因素,管理不方便。