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多联机空调与集中式中央空调方案设计比较
发布时间: 2019-8-16 14:34:47

●项目概况:

     南通某单位食堂原建筑面积1600 ㎡左右,现改造后建筑面积增加到2300 ㎡左右,楼层为三层(局部四层),功能包括职工食堂,包厢,会议室等。每层建筑面积约650 ㎡,根据甲方要求现增设中央空调设计。
     ●空调负荷:
     单位面积空调冷负荷取310W/㎡,空调面积约2000 ㎡,总冷负荷为620KW。
     ●比较方案:
     ◆螺杆机组+冷却塔+循环水泵+风机盘管
     ◆风冷热泵+循环水泵+风机盘管
     ◆多联机中央空调
     1 原理比较
     1.1 螺杆机组中央空调系统
     螺杆机组的核心是采用螺杆式压缩机。该压缩机是一种回转式的容积式气体压缩机,能在低蒸发温度或高压缩比工况下可单级压缩,通过滑阀装置,使制冷量可在10~100%范围内进行调节。螺杆机组COP 值较高,但通过水载体输送到客户末端,有一定的冷量损失,而且只能实现单冷,制热还需另外配置锅炉等加热装置。
     1.2 风冷热泵集中中央空调系统
     风冷热泵机组的输送介质通常为水溶液。它通过室外主机产生空调冷/热水,由管路系统输送至室内的各末端装置;在末端装置处冷/热水与室内空气进行热量交换,产生出冷/热风,从而消除房间冷/热负荷。它是一种集中产生冷/热量,但分散处理各房间负荷的空调系统型式。
     该系统的室内末端装置通常为风机盘管。目前风机盘管一般均可以调节其风机转速(或通过旁通阀调节经过盘管的水量),从而调节送入室内的冷/热量,因此该系统可以对每个空调房间进行单独调节,满足各个房间不同的空调需求,同时其节能性也较好。但冷热水输配系统所占有一定安装空间。
     1.3 多联式空调机组
     其工作原理是:由控制系统采集室内舒适性参数、室外环境参数和表征制冷系统运行状况的状态参数,根据系统运行优化准则和人体舒适性准则,通过变频等手段调节压缩机输气量,并控制空调系统的风扇、电子膨胀阀等一切可控部件,保证室内环境的舒适性,并使空调系统稳定工作在最佳工作状态。
     多联机空调系统是在空调系统中,通过控制压缩机的制冷剂循环量和进入室内换热器的制冷剂流量,适时地满足室内冷热负荷要求的高效率冷剂空调系统。多联机空调系统需采用变频压缩机、多极压缩机、卸载压缩机或多台压缩机组合来实现压缩机容量控制;在制冷系统中需设置电子膨胀阀或其它辅助回路,以调节进入室内机的制冷剂流量;通过控制室内外换热器的风扇转速积,调节换热器的能力。
     在变频调速和电子膨胀阀技术逐渐成熟之后,变频多联机空调系统普遍采用变频压缩机和电子膨胀阀。
     空调系统在环境温度、室内负荷不断变化的条件下工作,而且系统各部件之间、系统环境与环境之间相互影响,因此多联机空调系统的状态不断变化,需通过其控制系统适时地调节空调系统的容量,消除其影响,是一种柔性调节系统。
     分析结果:螺杆机组与风冷热泵通过二次载体水进行传送冷热量,冷热量会有一定的损失,而多联机是直接通过冷媒进行冷热交换,无二次载体,比较节能。
     2 造价比较
     2.1、螺杆式冷水机组+供热锅炉+板式换热器+循环水泵+冷却塔+风机盘管
     项目名称造价预算(万元)
     螺杆式冷水机组60.0
     冷却水循环泵2.4
     冷冻水循环泵2.0
     冷却塔3.9
     供热锅炉+锅炉房8.1
     冷水机组土建机房费用5.3
     风机盘管等末端设备27.4
     其他材料和安装调试费15.0
     合计124.1
     2.2 风冷热泵系统
     项目名称造价预算(万元)
     风冷热泵外机65.0
     辅助设备(包括水泵,膨胀水箱等) 20.0
     风机盘管等末端设备27.4
     其他材料和安装调试费15.0
     合计127.4
     2.3 多联机系统
     项目名称造价预算(万元)
     室外机55.0
     室内机45.0
     工程安装费22.0
     合计122.0
     分析结果:变频一拖多中央空调的一次性投资和风冷热泵机组,螺杆式冷水机组系统的一次性投资相差不多。
     3.运行费用分析
     3.1 运行时间分析
     食堂每天的使用的时间为中午和傍晚两段时间,按每段的使用时间为30 分钟计,每天的使用时间为1小时。
     冷水机组系统的结构特点(有一个冷媒和水进行冷热交换的过程),所以夏季必须在开饭前40 分钟开启室外主机,开饭前10 分钟开启室内末端进行房间预冷,因此夏季冷水机组系统真正的运行时间为每天140 分钟(2.33 小时)。冬季运行时必须在开饭前1 小时开启供热锅炉,以使锅炉内的水温达到要求,开饭前40 分钟打开循环水泵,以使系统内的空调水得到预热,开饭前10 分钟开启室内末端进行房间预热。因此冬季供热锅炉的运行时间为每天180 分钟(3 小时),空调循环系统的运行时间为每天140分钟(2.33 小时)。
     风冷热泵系统的结构特点(有一个冷媒和水进行冷热交换的过程),所以必须在开饭前40 分钟开启室外主机,开饭前10 分钟开启室内末端进行房间预冷,因此风冷热泵系统真正的运行时间为每天140分钟(2.33 小时)。
     变频一拖多中央空调系统只需在开饭前10 分钟开启室内机进行房间预冷,因此变频一拖多中央空调系统真正的运行时间为每天80 分钟(1.33 小时)。
     3.2 空调能耗分析
     冷水机组系统制冷时的总耗电量约为160.3 KW/h(包括冷水机组,循环水泵,冷却塔,风机盘管等),在制热时的总耗电量约为9.75KW/h,耗油量约为46.6 K8/h
     风冷热泵系统总耗电量约为248 KW/h。
     变频一拖多中央空调耗电量约为105 KW/h(制热和制热的平均数值)
     3.3 运行费用分析
     取每年运行180 天,冬季和夏季各90 天。电费为1 元/KWh,柴油价格为4 元/Kg。
     冷水机组系统年运行费用为:
     1×90×2.33×160.3+1×90×2.33×9.75+4×90×3×46.6=85987元
     风冷热泵系统年运行费用为:
     1×180×2.33×620/2.5=104011元
     (备注:风冷热泵系统的耗电量中还未计算循环水泵的耗电量)
     变频一拖多空调系统年运行费用为
     1×180×1.33×620/3.5=42408元
     分析结果:变频一拖多中央空调运行费用不到冷水机组,风冷热泵系统运行费用的一半。
     4.设备使用寿命分析
     冷水机组主机的一般设计使用寿命为26000 小时,空调末端一般设计使用寿命为16000 小时。则整个空调系统的平均使用寿命约为21000 小时。
     (备注:系统的使用寿命未考虑风管和水管的使用寿命,也未考虑风管和水管的锈蚀对整个系统的影响)。
     风冷热泵主机的一般设计使用寿命为26000 小时,空调末端一般设计使用寿命为16000 小时。则整个空调系统的平均使用寿命约为21000 小时。(备注:系统的使用寿命未考虑风管和水管的使用寿命,也未考虑风管和水管的锈蚀对整个系统的影响。)
     变频一拖多空调设备的设计使用寿命一般为30000 小时以上,最高可达40000 小时。
     分析结果:变频一拖多中央空调使用寿命为冷水机组系统使用寿命的1.4—1.9 倍。
     5.维护管理分析
     冷水机组系统除需清洗室内的过滤网外,还需定期进行清洗室外主机旁的静电过滤器和对管道系统进行清洗和除垢,否则水垢在管道内越积越多后会影响系统的水流量,也会影响空调的使用效果。另外需定期清洗冷却塔,否则冷却塔内可能滋生军团菌。而供热锅炉需请压力容器检测站,每年进行检测,否则不准使用。因此冷水机组系统的维护管理非常麻烦,一般需派专人进行操作维护的工作。
     风冷热泵系统除需清洗室内的过滤网外,还需定期进行清洗室外主机的水过滤器和对管道系统进行清洗和除垢,否则水垢在管道内越积越多后会影响系统的水流量,也会影响空调的使用效果。维护较麻烦,需找专业公司进行维护。
     变频一拖多空调只需定期清洗室内的过滤网外,操作简单,维护方便,可自己进行维护。
     分析结果:变频一拖多中央空调在运行维护的方便程度和费用方面要比冷水机组系统、风冷热泵系统好得多。
     6.其他方面分析
     冷水机组系统,风冷热泵的主机内由于采用大型螺杆式压缩机,并且没有变频控制,因此在开启时的启动电流非常大,对电网有一定的冲击,可能会影响其他电器的使用。另外冷水机组主机和供热锅炉须设置单独的机房放置,那么会占据建筑内的有效空间。(一般冷水机组主机和供热锅炉的机房设置在地下室内,以降低噪音的影响)。
     变频一拖多空调系统由于采用多个小压缩机加变频技术,其开启时的电流只有1 安培,然后再逐渐加大,绝对不会对电网带来冲击。另外室外机可安放于建筑的楼顶或落地放置,不会占据建筑内的有效空间。
     分析结果:使用变频一拖多中央空调要比使用风冷热泵、冷水机组系统更简单、灵活。
     7.总结
     从以上的比较中可以看出:变频一拖多式空调系统在一次性投资方面与冷水机组系统中央空调差不多,但在运行费用、使用寿命、维护管理等方面具有明显优势。因此对本工程食堂改造工程来说,变频一拖多式空调系统无疑比集中式中央系统更适合。

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