多聯機空調與集中式中央空調方案設計比較

多聯機空調與集中式中央空調方案設計比較

2019-11-01 17:39:58 60


多聯機空調與集中式中央空調方案設計比較

 

●項目概況:

     南通某單位食堂原建筑面積1600 ㎡左右,現改造后建筑面積增加到2300 ㎡左右,樓層為三層(局部四層),功能包括職工食堂,包廂,會議室等。每層建筑面積約650 ㎡,根據甲方要求現增設中央空調設計。

     ●空調負荷:

     單位面積空調冷負荷取310W/㎡,空調面積約2000 ㎡,總冷負荷為620KW。

     ●比較方案:

     ◆螺桿機組+冷卻塔+循環水泵+風機盤管

     ◆風冷熱泵+循環水泵+風機盤管

     ◆多聯機中央空調

     1 原理比較

     1.1 螺桿機組中央空調系統

     螺桿機組的核心是采用螺桿式壓縮機。該壓縮機是一種回轉式的容積式氣體壓縮機,能在低蒸發溫度或高壓縮比工況下可單級壓縮,通過滑閥裝置,使制冷量可在10100%范圍內進行調節。螺桿機組COP 值較高,但通過水載體輸送到客戶末端,有一定的冷量損失,而且只能實現單冷,制熱還需另外配置鍋爐等加熱裝置。

     1.2 風冷熱泵集中中央空調系統

     風冷熱泵機組的輸送介質通常為水溶液。它通過室外主機產生空調冷/熱水,由管路系統輸送至室內的各末端裝置;在末端裝置處冷/熱水與室內空氣進行熱量交換,產生出冷/熱風,從而消除房間冷/熱負荷。它是一種集中產生冷/熱量,但分散處理各房間負荷的空調系統型式。

     該系統的室內末端裝置通常為風機盤管。目前風機盤管一般均可以調節其風機轉速(或通過旁通閥調節經過盤管的水量),從而調節送入室內的冷/熱量,因此該系統可以對每個空調房間進行單獨調節,滿足各個房間不同的空調需求,同時其節能性也較好。但冷熱水輸配系統所占有一定安裝空間。

     1.3 多聯式空調機組

     其工作原理是:由控制系統采集室內舒適性參數、室外環境參數和表征制冷系統運行狀況的狀態參數,根據系統運行優化準則和人體舒適性準則,通過變頻等手段調節壓縮機輸氣量,并控制空調系統的風扇、電子膨脹閥等一切可控部件,保證室內環境的舒適性,并使空調系統穩定工作在最佳工作狀態。

     多聯機空調系統是在空調系統中,通過控制壓縮機的制冷劑循環量和進入室內換熱器的制冷劑流量,適時地滿足室內冷熱負荷要求的高效率冷劑空調系統。多聯機空調系統需采用變頻壓縮機、多極壓縮機、卸載壓縮機或多臺壓縮機組合來實現壓縮機容量控制;在制冷系統中需設置電子膨脹閥或其它輔助回路,以調節進入室內機的制冷劑流量;通過控制室內外換熱器的風扇轉速積,調節換熱器的能力。

     在變頻調速和電子膨脹閥技術逐漸成熟之后,變頻多聯機空調系統普遍采用變頻壓縮機和電子膨脹閥。

     空調系統在環境溫度、室內負荷不斷變化的條件下工作,而且系統各部件之間、系統環境與環境之間相互影響,因此多聯機空調系統的狀態不斷變化,需通過其控制系統適時地調節空調系統的容量,消除其影響,是一種柔性調節系統。

     分析結果:螺桿機組與風冷熱泵通過二次載體水進行傳送冷熱量,冷熱量會有一定的損失,而多聯機是直接通過冷媒進行冷熱交換,無二次載體,比較節能。

     2 造價比較

     2.1、螺桿式冷水機組+供熱鍋爐+板式換熱器+循環水泵+冷卻塔+風機盤管

     項目名稱造價預算(萬元)

     螺桿式冷水機組60.0

     冷卻水循環泵2.4

     冷凍水循環泵2.0

     冷卻塔3.9

     供熱鍋爐+鍋爐房8.1

     冷水機組土建機房費用5.3

     風機盤管等末端設備27.4

     其他材料和安裝調試費15.0

     合計124.1

     2.2 風冷熱泵系統

     項目名稱造價預算(萬元)

     風冷熱泵外機65.0

     輔助設備(包括水泵,膨脹水箱等) 20.0

     風機盤管等末端設備27.4

     其他材料和安裝調試費15.0

     合計127.4

     2.3 多聯機系統

     項目名稱造價預算(萬元)

     室外機55.0

     室內機45.0

     工程安裝費22.0

     合計122.0

     分析結果:變頻一拖多中央空調的一次性投資和風冷熱泵機組,螺桿式冷水機組系統的一次性投資相差不多。

     3.運行費用分析

     3.1 運行時間分析

     食堂每天的使用的時間為中午和傍晚兩段時間,按每段的使用時間為30 分鐘計,每天的使用時間為1小時。

     冷水機組系統的結構特點(有一個冷媒和水進行冷熱交換的過程),所以夏季必須在開飯前40 分鐘開啟室外主機,開飯前10 分鐘開啟室內末端進行房間預冷,因此夏季冷水機組系統真正的運行時間為每天140 分鐘(2.33 小時)。冬季運行時必須在開飯前1 小時開啟供熱鍋爐,以使鍋爐內的水溫達到要求,開飯前40 分鐘打開循環水泵,以使系統內的空調水得到預熱,開飯前10 分鐘開啟室內末端進行房間預熱。因此冬季供熱鍋爐的運行時間為每天180 分鐘(3 小時),空調循環系統的運行時間為每天140分鐘(2.33 小時)。

     風冷熱泵系統的結構特點(有一個冷媒和水進行冷熱交換的過程),所以必須在開飯前40 分鐘開啟室外主機,開飯前10 分鐘開啟室內末端進行房間預冷,因此風冷熱泵系統真正的運行時間為每天140分鐘(2.33 小時)。

     變頻一拖多中央空調系統只需在開飯前10 分鐘開啟室內機進行房間預冷,因此變頻一拖多中央空調系統真正的運行時間為每天80 分鐘(1.33 小時)。

     3.2 空調能耗分析

     冷水機組系統制冷時的總耗電量約為160.3 KWh(包括冷水機組,循環水泵,冷卻塔,風機盤管等),在制熱時的總耗電量約為9.75KWh,耗油量約為46.6 K8h

     風冷熱泵系統總耗電量約為248 KWh。

     變頻一拖多中央空調耗電量約為105 KWh(制熱和制熱的平均數值)

     3.3 運行費用分析

     取每年運行180 天,冬季和夏季各90 天。電費為1 元/KWh,柴油價格為4 元/Kg。

     冷水機組系統年運行費用為:

     1×90×2.33×160.3+1×90×2.33×9.75+4×90×3×46.6=85987

     風冷熱泵系統年運行費用為:

     1×180×2.33×6202.5=104011

     (備注:風冷熱泵系統的耗電量中還未計算循環水泵的耗電量)

     變頻一拖多空調系統年運行費用為

     1×180×1.33×6203.5=42408

     分析結果:變頻一拖多中央空調運行費用不到冷水機組,風冷熱泵系統運行費用的一半。

     4.設備使用壽命分析

     冷水機組主機的一般設計使用壽命為26000 小時,空調末端一般設計使用壽命為16000 小時。則整個空調系統的平均使用壽命約為21000 小時。

     (備注:系統的使用壽命未考慮風管和水管的使用壽命,也未考慮風管和水管的銹蝕對整個系統的影響)。

     風冷熱泵主機的一般設計使用壽命為26000 小時,空調末端一般設計使用壽命為16000 小時。則整個空調系統的平均使用壽命約為21000 小時。(備注:系統的使用壽命未考慮風管和水管的使用壽命,也未考慮風管和水管的銹蝕對整個系統的影響。)

     變頻一拖多空調設備的設計使用壽命一般為30000 小時以上,最高可達40000 小時。

     分析結果:變頻一拖多中央空調使用壽命為冷水機組系統使用壽命的1.41.9 倍。

     5.維護管理分析

     冷水機組系統除需清洗室內的過濾網外,還需定期進行清洗室外主機旁的靜電過濾器和對管道系統進行清洗和除垢,否則水垢在管道內越積越多后會影響系統的水流量,也會影響空調的使用效果。另外需定期清洗冷卻塔,否則冷卻塔內可能滋生軍團菌。而供熱鍋爐需請壓力容器檢測站,每年進行檢測,否則不準使用。因此冷水機組系統的維護管理非常麻煩,一般需派專人進行操作維護的工作。

     風冷熱泵系統除需清洗室內的過濾網外,還需定期進行清洗室外主機的水過濾器和對管道系統進行清洗和除垢,否則水垢在管道內越積越多后會影響系統的水流量,也會影響空調的使用效果。維護較麻煩,需找專業公司進行維護。

     變頻一拖多空調只需定期清洗室內的過濾網外,操作簡單,維護方便,可自己進行維護。

     分析結果:變頻一拖多中央空調在運行維護的方便程度和費用方面要比冷水機組系統、風冷熱泵系統好得多。

     6.其他方面分析

     冷水機組系統,風冷熱泵的主機內由于采用大型螺桿式壓縮機,并且沒有變

頻控制,因此在開啟時的啟動電流非常大,對電網有一定的沖擊,可能會影響其他電器的使用。另外冷水機組主機和供熱鍋爐須設置單獨的機房放置,那么會占據建筑內的有效空間。(一般冷水機組主機和供熱鍋爐的機房設置在地下室內,以降低噪音的影響)。

     變頻一拖多空調系統由于采用多個小壓縮機加變頻技術,其開啟時的電流只有1 安培,然后再逐漸加大,絕對不會對電網帶來沖擊。另外室外機可安放于建筑的樓頂或落地放置,不會占據建筑內的有效空間。

     分析結果:使用變頻一拖多中央空調要比使用風冷熱泵、冷水機組系統更簡單、靈活。

     7.總結

     從以上的比較中可以看出:變頻一拖多式空調系統在一次性投資方面與冷水機組系統中央空調差不多,但在運行費用、使用壽命、維護管理等方面具有明顯優勢。因此對本工程食堂改造工程來說,變頻一拖多式空調系統無疑比集中式中央系統更適合。


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