解讀空調(diào)系統(tǒng)冷、熱源選擇

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隨著社會(huì)文明的發(fā)展、技術(shù)的進(jìn)步和人們生活水平的提高，空調(diào)產(chǎn)品已成為各種建筑物不可或缺的系統(tǒng)和設(shè)備，尤其對(duì)一個(gè)現(xiàn)代建筑物來說，空調(diào)設(shè)備性能的優(yōu)劣是直接影響建筑物使用經(jīng)濟(jì)效益的重要因素。

　　空調(diào)系統(tǒng)不僅占有較大的投資份額，同時(shí)也是建筑耗能大戶。有關(guān)統(tǒng)計(jì)資料表明，其能耗約占建筑能耗的50%-60%，約占總能耗的15%-25%.空調(diào)能耗由三部分組成：冷熱源設(shè)備能耗、末端設(shè)備能耗和輔助設(shè)備能耗。其中冷熱源設(shè)備能耗約占空調(diào)能耗的50%-60%.可見，空調(diào)冷、熱源系統(tǒng)的設(shè)計(jì)和冷、熱源設(shè)備的選型直接關(guān)系到社會(huì)能源合理利用和人們生活環(huán)境質(zhì)量改善的大問題。

　　自然界給予人類的能源形式豐富多彩，為我們進(jìn)行空調(diào)系統(tǒng)冷、熱源的選擇提供了可能。那么在具體的工程設(shè)計(jì)中，我們?cè)撊绾稳ミx擇，選擇時(shí)又該注意些什么呢？

　　冷、熱源系統(tǒng)設(shè)計(jì)選型的原則空調(diào)冷、熱源系統(tǒng)的設(shè)計(jì)需遵循一個(gè)統(tǒng)一、兩個(gè)選擇和三個(gè)原則。所謂一個(gè)統(tǒng)一，是指能源的終端用戶利益與社會(huì)和國家利益之間的協(xié)調(diào)統(tǒng)一；所謂兩個(gè)選擇是指能源形式的選擇和能源利用方式（即設(shè)備類型）的選擇；所謂三個(gè)原則，是指合理利用能源資源的原則、減少對(duì)環(huán)境影響的原則和技術(shù)經(jīng)濟(jì)合理可行的原則。

　　進(jìn)行方案設(shè)計(jì)，首先應(yīng)考慮空調(diào)工程的使用性質(zhì)和具體使用要求，然后因地制宜，全面分析，按初投資、年運(yùn)行費(fèi)、能源供應(yīng)、環(huán)境影響等因素，進(jìn)行綜合評(píng)價(jià)，選擇能源結(jié)構(gòu)合理、能源利用率高、對(duì)環(huán)境影響最小的設(shè)計(jì)方案。

　　方案比較是一項(xiàng)影響因素多、專業(yè)技術(shù)強(qiáng)且復(fù)雜的工作。方案設(shè)計(jì)中必須綜合考慮和運(yùn)用諸多方面的技術(shù)知識(shí)，主要包括：國家的能源資源狀況，國家的能源政策、法規(guī)和能源建設(shè)方針；相關(guān)設(shè)計(jì)標(biāo)準(zhǔn)、規(guī)范；提高能源利用率、節(jié)約能源的技術(shù)措施；各種冷、熱源形式，各種能源轉(zhuǎn)換設(shè)備的種類、工作原理、性能特點(diǎn)及其適用場合；冷、熱源設(shè)計(jì)方案比較中采用的評(píng)價(jià)準(zhǔn)則和指標(biāo)；能源利用及冷熱源設(shè)備的運(yùn)行與環(huán)境的關(guān)系、保護(hù)環(huán)境的設(shè)計(jì)措施；冷、熱源系統(tǒng)設(shè)計(jì)和冷、熱源設(shè)備開發(fā)的新思路、新成果等。

　　因此，冷、熱源系統(tǒng)的設(shè)計(jì)是一個(gè)多目標(biāo)決策的過程。

　　各種冷、熱源系統(tǒng)的能效特性目前冷、熱源設(shè)備的種類繁多，消耗的能源種類不同，工作原理各不相同，能效特性也各不相同。為了衡量各種設(shè)備的節(jié)能性，通常采用一次能源效率（在提供等量需求的條件下各不同設(shè)備消耗的能源折算成同一種一次能源的消耗比叫做一次能源效率，用符號(hào)OEER來表示）來進(jìn)行比較。

　　冷、熱源系統(tǒng)的部分負(fù)荷性能

　　建筑物的空調(diào)負(fù)荷是變化的，冷、熱源所要提供的冷、熱量在大多數(shù)情況下都小于設(shè)計(jì)最大負(fù)荷，冷（熱）水機(jī)組在部分負(fù)荷下工作的效率都小于機(jī)組額定負(fù)荷運(yùn)行時(shí)的效率。所以，在選擇冷、熱源設(shè)備時(shí)，應(yīng)該重視機(jī)組的部分負(fù)荷性能。行業(yè)內(nèi)，用符號(hào)IPLV來表示部分負(fù)荷性能系數(shù)。對(duì)空調(diào)用冷（熱）水機(jī)組，美國暖通制冷學(xué)會(huì)的有關(guān)標(biāo)準(zhǔn)中給出了IPLV的計(jì)算公式：

　　IPLV＝0.17 A+0.39B+0.33C+0.11D（kW/kW）

　　式中A、B、C、D分別為100%、75%、50%、25%負(fù)荷時(shí)機(jī)組的性能系數(shù)COP（或EER）。在進(jìn)行方案設(shè)計(jì)時(shí)，可以參照該公式進(jìn)行計(jì)算比較，但需要注意的是，該公式中的系數(shù)0.17、 0.39、0.33、0.11是根據(jù)美國亞特蘭大一座辦公樓的冷、熱源設(shè)備全年運(yùn)行小時(shí)分布數(shù)據(jù)統(tǒng)計(jì)而得，實(shí)際上對(duì)于不同地區(qū)、不同建筑物、不同使用條件，系數(shù)的數(shù)值是不同的。

　　據(jù)有關(guān)資料介紹，IPLV值每提高0.1，在設(shè)備的經(jīng)濟(jì)壽命期內(nèi)節(jié)約的能耗費(fèi)用就可達(dá)到其初投資的30%~45%.

　　冷、熱源系統(tǒng)的壽命周期

　　設(shè)備的壽命周期是指所用的設(shè)備在不更換主要零、部、組件的情況下，能保證正常運(yùn)行并確保使用性能及效果所能維持的使用時(shí)間。設(shè)備的壽命周期體現(xiàn)了產(chǎn)品的使用價(jià)值。產(chǎn)品的壽命周期包含物理壽命、折舊壽命、經(jīng)濟(jì)壽命等。

　　冷、熱源系統(tǒng)的投資費(fèi)用

　　系統(tǒng)的投資費(fèi)用，不僅取決于產(chǎn)品的報(bào)價(jià)，還與具體項(xiàng)目的能源憎容費(fèi)、配套設(shè)施費(fèi)、水電氣入網(wǎng)費(fèi)、機(jī)房建設(shè)費(fèi)、職業(yè)安全與衛(wèi)生設(shè)施費(fèi)、環(huán)境保護(hù)設(shè)施投資等有關(guān)，對(duì)于貸款建設(shè)項(xiàng)目，好要考慮貸款利息和還貸期限等動(dòng)態(tài)因素，應(yīng)具體分析計(jì)算。

　　僅就單位冷量設(shè)備比價(jià)而言，幾種冷（熱）源設(shè)備的排序（從大到?。┐笾氯缦拢?/p>

　　風(fēng)冷式冷（熱）機(jī)組>直燃型溴化鋰吸收式機(jī)組>水冷螺桿機(jī)組>蒸汽型溴化鋰吸收式機(jī)組>離心式機(jī)組

　　據(jù)有關(guān)資料介紹，幾種常用冷、熱源組合系統(tǒng)的投資排序（從大到?。┐笾氯缦拢?/p>

　　燃?xì)饩C合能源系統(tǒng)>電制冷機(jī)加電鍋爐系統(tǒng)>空氣源熱泵系統(tǒng)加燃油（氣）鍋爐系統(tǒng)>電制冷機(jī)加燃油（氣）鍋爐系統(tǒng)>直燃機(jī)系統(tǒng)。

　　冷、熱源系統(tǒng)的運(yùn)行費(fèi)用

　　冷、熱源系統(tǒng)運(yùn)行費(fèi)用主要取決于系統(tǒng)的能源消耗和所用能源的價(jià)格及設(shè)備折舊。能源價(jià)格有地區(qū)的差別及市場的波動(dòng)，就當(dāng)前京、滬地區(qū)而言，幾種冷、熱源系統(tǒng)的運(yùn)行費(fèi)排序（從大到?。┐笾氯缦拢褐比紮C(jī)系統(tǒng)>電制冷機(jī)加電鍋爐系統(tǒng)>空氣源熱泵系統(tǒng)加燃油（氣）鍋爐系統(tǒng)>電制冷機(jī)加燃油（氣）鍋爐系統(tǒng)>燃?xì)饩C合能源系統(tǒng)

　　冷、熱源系統(tǒng)的環(huán)境行為

　　能源生產(chǎn)和能源利用所引起的環(huán)境影響主要是化石燃料的燃燒而引起的溫室效應(yīng)、酸雨和臭氧層破壞。當(dāng)前在我國，冷、熱源系統(tǒng)消耗的一次能源基本是化石燃料和電力，而我國的總發(fā)電量中，燃煤發(fā)電占70%以上。所以，在我國，如何減少冷、熱源系統(tǒng)對(duì)環(huán)境的影響是個(gè)十分重要的課題。冷、熱源系統(tǒng)的環(huán)境行為已成為評(píng)價(jià)設(shè)計(jì)方案的重要指標(biāo)。

　　溫室效應(yīng)，主要是指在消耗化石燃料過程中，向大氣排放的CO2等溫室氣體使地球變暖的作用。

　　酸雨，是在消耗化石燃料過程中（特別是煤炭在直接燃燒利用過程中），向大氣排放SO2、氮氧化物等致酸性物質(zhì)與雨水形成的酸性雨。其影響，多雨地區(qū)比干燥地區(qū)嚴(yán)重。

　　冷、熱源系統(tǒng)是耗能大戶，因此限制其在使用過程中有害物質(zhì)排放量是空調(diào)冷、熱源系統(tǒng)設(shè)計(jì)的一個(gè)艱巨任務(wù)。

　　關(guān)于臭氧層的破壞，現(xiàn)已證明氟里昂制冷劑中所含的氯原子對(duì)大氣平流層中的臭氧層具有很大的損耗破壞力。所以在選擇制冷機(jī)組時(shí)，首先應(yīng)選擇使用不含或含氯原子少的制冷劑的機(jī)組。對(duì)空調(diào)冷、熱源來說，我國于1999年正式實(shí)施的《中國逐步淘汰消耗臭氧層物質(zhì)國家方案》中制定的淘汰目標(biāo)是：2003年停止CFC11/CFC12新灌裝，2010年停止維修補(bǔ)充的再灌裝，但尚未對(duì)HCFCS（如R22）的淘汰做出承諾。作為發(fā)展中國家，我國應(yīng)該充分利用國際社會(huì)給予發(fā)展中國家30~40年的“寬限期”，充分發(fā)揮HCFCS（如R22）物質(zhì)在淘汰CFCS物質(zhì)過程中作為過渡性替代的作用。

　　據(jù)有關(guān)資料介紹，幾種常用冷、熱源組合系統(tǒng)環(huán)境行為的排序（影響從大到?。┐笾氯缦拢?/p>

　　電制冷機(jī)加電鍋爐系統(tǒng)>電制冷機(jī)加燃油（氣）鍋爐系統(tǒng)>空氣源熱泵系統(tǒng)加燃油（氣）鍋爐系統(tǒng)>直燃機(jī)系統(tǒng)>燃?xì)饩C合能源系統(tǒng)。

　　提高冷、熱源系統(tǒng)能源轉(zhuǎn)換率、減少耗能對(duì)環(huán)境負(fù)面影響的原則性措施

　　1、對(duì)以燃?xì)鉃橐淮文茉吹膱龊?，并兼顧?jīng)濟(jì)性的條件下，宜優(yōu)先考慮采用燃?xì)鉄?、電、冷?lián)供形式和回收燃?xì)庥酂岬娜細(xì)鉄岜眯问剑M可能避免燃?xì)獾闹苯訜崂谩?/p>

　　2、對(duì)以電為一次能源的場合、盡可能選取各種形式的電動(dòng)熱泵。除非特殊需要，直接電熱供熱的系統(tǒng)，必須采用蓄熱式電熱供熱系統(tǒng)。

　　3、盡可能減少系統(tǒng)中各個(gè)能量轉(zhuǎn)換環(huán)節(jié)的損失。如盡可能回收系統(tǒng)排放的余熱；盡可能選用部分負(fù)荷效率高的冷源設(shè)備；直接利用地下水降溫或利用地下風(fēng)道新風(fēng)夏季降溫和冬季加熱；利用室外低濕球溫度來進(jìn)行蒸發(fā)冷卻；載冷、載熱介質(zhì)輸送系統(tǒng)的變量調(diào)節(jié)、水力平衡等。

　　冷、熱源系統(tǒng)設(shè)計(jì)選型中存在的一些誤區(qū)和不足我國地域廣大，各地氣候、地理?xiàng)l件、能源資源條件、經(jīng)濟(jì)發(fā)展水平差別很大，即使同一地區(qū)的終端用戶，各方面的條件也是不一樣的，所以對(duì)單個(gè)建筑物或一個(gè)區(qū)域來說，總有一個(gè)最適用的冷、熱源系統(tǒng)方案，或者說每一個(gè)設(shè)計(jì)方案都有其一定的適用范圍，在其適用范圍之外，就可能變成不合理了。在具體工作中存在以下幾種偏向或不足之處：

　　1、不顧或不作具體分析，盲目追求最新技術(shù)、最新產(chǎn)品，并以此作為：“時(shí)尚”，當(dāng)作先進(jìn)進(jìn)行炒作；

　　2、不顧或忽略系統(tǒng)使用期內(nèi)的綜合效果，片面追求投資最低的方案。投資低可能帶來能源浪費(fèi)，運(yùn)行費(fèi)用高、環(huán)境行為惡劣的后果。因此，投資最低不一定是最佳方案；

　　3、過分著眼于系統(tǒng)完美無缺，把系統(tǒng)搞得十分復(fù)雜。其實(shí)，復(fù)雜的方案可能投資高，可靠性、可控性、可操作性差，管理維護(hù)難度大，復(fù)雜不一定是高水平；

　　4、對(duì)設(shè)備的取舍，未把握不同種類冷、熱源設(shè)備所具備的適應(yīng)社會(huì)發(fā)展需要的特定個(gè)性，簡單地以其問世及應(yīng)用歷史的長短而論其先進(jìn)與否，或只以其某方面的優(yōu)缺點(diǎn)而論其先進(jìn)或落后；

　　5、在當(dāng)前的建筑設(shè)備設(shè)計(jì)中，大部分情況下，各專業(yè)設(shè)計(jì)人員各自為戰(zhàn)，很少考慮建筑設(shè)備總體系統(tǒng)和各專業(yè)設(shè)備內(nèi)部的優(yōu)化組合，也缺乏這方面的人力；

　　6、進(jìn)行經(jīng)濟(jì)比較時(shí)，不經(jīng)調(diào)查研究，不做詳實(shí)的計(jì)算，盲目引用產(chǎn)品樣本或沒有權(quán)威性的數(shù)據(jù)，發(fā)生謬誤。