水(shui)冷(leng)螺桿式冷(leng)水(shui)機組選型分析(xi)比較
隨著能源的日益消耗及緊張和社會對節能環保事業重視程度的不斷提高，設備的合理配置和經濟運行是廣大客戶和技術人員關心的問題。在一般飯店類建筑水冷螺桿式冷水機組的能源消耗約占到建筑總能源的一半或以上，而水冷螺桿式冷水機組又是空調系統耗能的核心部分，對于業主而言合理的主機配置不僅可以減少投資更可以在運營中大大地降低運行能耗。一般而言水冷螺桿式冷水機組主機選型可以遵循以下方法：
一、 首先分析(xi)當地能源(yuan)(yuan)價(jia)(jia)格，在主(zhu)機選型中(zhong)盡量避開高價(jia)(jia)能源(yuan)(yuan)種類：
不(bu)同(tong)種類能源價格(ge)見(jian)表(biao)1－1
表1－1 不同種(zhong)類能源(yuan)的單位熱值(zhi)價格(ge)
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能源名稱 |
0＃柴油 |
天然氣 |
0.6MPa蒸汽 |
電 |
標準煤 |
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單位熱值 |
10200 Kcal/㎏ |
8600 Kcal/m3 |
65×104 Kcal/m3 |
860 Kcal/KWh |
4500 Kcal/㎏ |
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能源價格 |
6.0元/㎏ |
2.6元/ m3 |
140元/ m3 |
0.75元/ KWh |
0.6元(yuan)/㎏ |
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每萬大卡熱值單價 |
5.88元 |
3.02元 |
2.15元(yuan) |
8.72元 |
1.33元 |
注：表1－1中(zhong)，隨各地(di)的(de)能源價格不(bu)同，每萬大卡熱(re)值單價也(ye)會不(bu)同。因(yin)標準煤通過燃(ran)煤鍋爐(lu)使(shi)用時污(wu)染大，在許多城(cheng)市(shi)以限制(zhi)使(shi)用，且煤鍋爐(lu)熱(re)效(xiao)率低只(zhi)有60％左右，考慮熱效(xiao)率后每(mei)萬大卡(ka)熱值單價也需達到2.22元，且各地的原煤熱值也有很大差異，所以在以下(xia)的比較中(zhong)僅(jin)按商品蒸汽為標準。
從表1－1中(zhong)可(ke)以看出(chu)不同的(de)能源種(zhong)類(lei)，每萬大卡(ka)熱(re)值單價(jia)也(ye)是不同的(de)，而(er)往(wang)往(wang)一個特定區(qu)域所擁有的(de)能源種(zhong)類(lei)是固定的(de)。如在我國西部(bu)地(di)區(qu)煤、天然氣等(deng)能源價(jia)格便(bian)宜，而(er)在東(dong)部(bu)地(di)區(qu)又缺少這(zhe)些優勢，所以在中(zhong)央(yang)空(kong)調驅(qu)動(dong)能源選擇時(shi)應(ying)選擇當地(di)的(de)最優勢能源。中(zhong)央(yang)空(kong)調分制冷和(he)制熱(re)兩(liang)部(bu)分，有些機(ji)型可(ke)冷暖(nuan)兩(liang)用(yong)，空(kong)調驅(qu)動(dong)能源種(zhong)類(lei)見表1－2
表1－2 不(bu)同類型水冷螺桿式冷水機組的能效比及輸出能量(liang)單(dan)價(jia)
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主機類型 |
吸收式 |
活塞式 |
螺桿式 |
離心式 |
渦旋式 |
模塊式 |
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能源種類 |
0＃柴油 |
天然氣 |
蒸汽 |
電 |
電 |
電 |
電 |
電 |
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功能 |
冷暖雙效 |
單冷 |
單冷 |
單冷 |
雙效 |
雙效 |
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COP(制(zhi)冷(leng)) |
1.2－1.33 |
1.2－1.33 |
1.0－1.3 |
3.57－4.16 |
4.50－5.56 |
4.76－6.0 |
4.0－4.35 |
約3.82 |
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COP(制(zhi)熱) |
0.95 |
0.98 |
0.95 |
――― |
――― |
――― |
2.5－4.0 |
約3.2 |
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輸出單位冷量單價(元(yuan)/104Kcal) |
4.42－4.9 |
2.27－2.52 |
1.65－2.15 |
2.1－2.44 |
1.57－1.94 |
1.45－1.83 |
2－2.18 |
約2.28 |
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輸出單位熱量單價(元/104Kcal) |
6.19 |
3.08 |
2.26 |
――― |
――― |
――― |
2.18－3.49 |
約2.73 |
注：表1－2中，輸出(chu)單位冷量(liang)（熱量(liang)）的單價隨表(biao)1－1中能源價格的變動而變動。
從表1－2中可(ke)知，不(bu)同類型的(de)中央空調驅動能(neng)源種類不(bu)同，COP（能(neng)效比）也不一(yi)樣，電制冷壓縮式空調COP明顯(xian)高于吸(xi)收式。雖表(biao)1－1中電的(de)單(dan)位熱值(zhi)單(dan)價最高，但(dan)用于空調制(zhi)冷時，輸出(chu)單(dan)位冷量的(de)單(dan)價又是(shi)另外一(yi)種情況，了解(jie)這一(yi)參數對(dui)水冷螺桿式冷水機組的(de)選擇更具有(you)指導意義。
一、 水(shui)冷螺桿式(shi)冷水(shui)機組的(de)選擇：
1、制冷設(she)備選(xuan)擇(ze)：
表1－2中能(neng)源價(jia)(jia)(jia)(jia)格(ge)(ge)參照的(de)是我國(guo)東南部地區的(de)一般單(dan)價(jia)(jia)(jia)(jia)，按表中的(de)數據，選(xuan)擇空調(diao)制冷(leng)主(zhu)機時(shi)(shi)應首選(xuan)電驅動類空調(diao)；但(dan)在我國(guo)的(de)西、北部地區，由(you)于(yu)煤、天然氣等自(zi)然資源充足(zu)，價(jia)(jia)(jia)(jia)格(ge)(ge)也有(you)較大(da)優勢，或有(you)些城(cheng)市(shi)實行天然氣峰谷價(jia)(jia)(jia)(jia)，在夏季氣價(jia)(jia)(jia)(jia)較低，或有(you)些建筑靠近市(shi)政熱(re)力(li)管網有(you)較低價(jia)(jia)(jia)(jia)格(ge)(ge)的(de)商品(pin)蒸(zheng)汽(qi)，以上(shang)這些情況可以考慮(lv)選(xuan)用吸(xi)收式空調(diao)主(zhu)機，但(dan)我個人認(ren)為最(zui)好在天然氣或市(shi)政蒸(zheng)汽(qi)價(jia)(jia)(jia)(jia)格(ge)(ge)有(you)較大(da)優勢時(shi)(shi)才選(xuan)用吸(xi)收式空調(diao)，因為往往以上(shang)能(neng)源價(jia)(jia)(jia)(jia)格(ge)(ge)的(de)上(shang)漲速(su)度會高于(yu)電價(jia)(jia)(jia)(jia)上(shang)漲速(su)度，且吸(xi)收式空調(diao)有(you)效率逐年下降的(de)缺(que)點。
2、采暖(nuan)設備的(de)選擇：
按(an)表(biao)1－2所示，部分空(kong)調(diao)只有單(dan)冷功能，冬(dong)季采(cai)(cai)暖必(bi)須通(tong)過其(qi)他設備(bei)，因電(dian)的單(dan)位(wei)熱(re)值(zhi)單(dan)價最高，且需有大功率的供電(dian)設備(bei)與(yu)之配套，所以一(yi)般(ban)不采(cai)(cai)用電(dian)直(zhi)接采(cai)(cai)暖的方式(shi)(shi)。冬(dong)季采(cai)(cai)暖常通(tong)過熱(re)水(shui)鍋(guo)爐(lu)、容積式(shi)(shi)交換器、板式(shi)(shi)交換器、蒸(zheng)汽(qi)散(san)熱(re)片等(deng)設備(bei)，采(cai)(cai)用燃油、天然氣、蒸(zheng)汽(qi)等(deng)間接采(cai)(cai)暖。設備(bei)選型應根據當地最優勢單(dan)位(wei)熱(re)值(zhi)的能源種類取定，已采(cai)(cai)用空(kong)調(diao)水(shui)系統(tong)的，為減少(shao)投資一(yi)般(ban)不再采(cai)(cai)用蒸(zheng)汽(qi)散(san)熱(re)片采(cai)(cai)暖方式(shi)(shi)。
三、電驅動水冷(leng)螺(luo)桿式冷(leng)水機組的(de)選型(xing)：
1、全(quan)年綜(zong)合(he)部分負荷值的計(ji)算：
在選擇電驅動中(zhong)央(yang)空調主機(ji)時(shi)，不同機(ji)型的選擇也會對運行能耗產生影(ying)響(xiang)，按表1－2所示，不同的電制(zhi)冷空調COP不一(yi)樣(yang)，且同一(yi)設備隨著實際(ji)使用(yong)負荷的變化COP也(ye)會產生變化。在(zai)同樣的工(gong)作(zuo)條件下，大(da)部分冷水機組在(zai)部分負荷下工(gong)作(zuo)時COP會(hui)有不同程度的下降，也就是說(shuo)：某一冷(leng)(leng)水(shui)(shui)機(ji)組(zu)在實(shi)際(ji)使(shi)用(yong)負荷(he)達到該(gai)機(ji)組(zu)的額(e)定(ding)負荷(he)或(huo)達到該(gai)機(ji)組(zu)單機(ji)頭額(e)定(ding)負荷(he)的整數倍時能(neng)效比最(zui)高，而在實(shi)際(ji)使(shi)用(yong)中(zhong)冷(leng)(leng)水(shui)(shui)機(ji)組(zu)在很(hen)多(duo)時候是在部(bu)分負荷(he)的情況下運行的，所以冷(leng)(leng)水(shui)(shui)機(ji)組(zu)的全年綜合部(bu)分負荷(he)值(zhi)COP對于空調主(zhu)機的選型(xing)比表1－2中給定的(de)COP值(zhi)更(geng)具有參(can)考意義。
為(wei)了(le)計(ji)算空調(diao)系統全年運行能(neng)耗和對不同冷水機組(zu)部分負(fu)荷(he)性能(neng)進行比(bi)較(jiao)，美國制冷空調(diao)協會根據(ju)美國29個城市25年(nian)的平均(jun)氣象條件，在ARI550/590-1998標準中給出了部分負(fu)荷計算(suan)系數(shu)，即該空調負(fu)荷在(zai)全(quan)年空調系統運(yun)行時(shi)間內出現的百(bai)分數(shu)，見表1－3表(biao)1－3 部分負荷計算系數
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負荷(he)率/％ |
計算系數 |
負(fu)荷率/％ |
計算系數 |
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100 |
0.01 |
50 |
0.45 |
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75 |
0.42 |
25 |
0.12 |
從表1－3可以看出，空調(diao)負(fu)荷非滿(man)負(fu)荷運行(xing)時間占運行(xing)中時間的99％，可見全年(nian)(nian)綜合(he)部(bu)分(fen)負(fu)荷(he)值的計算(suan)相(xiang)當(dang)重要(yao)，全年(nian)(nian)綜合(he)部(bu)分(fen)負(fu)荷(he)值（IPLV）按(an)下(xia)式計算：
IPLV=0.01A+0.42B+0.45C+0.12D (KW/KW)
式中(zhong) A――在100％負荷下的COP
B――在(zai)75％負荷下的COP
C――在(zai)50％負荷下的COP
D――在25％負荷下(xia)的(de)COP
由于(yu)中國(guo)和美國(guo)的氣象條(tiao)件不同，空調的使用條(tiao)件不同，所(suo)以按表(biao)1－3中的計算(suan)系數也有(you)變化，但(dan)由(you)于美國是(shi)世界空(kong)調(diao)行業(ye)的領跑(pao)者(zhe)，許多國家(jia)的空(kong)調(diao)制造參(can)數都是(shi)參(can)考美國行業(ye)協會的標準，所以(yi)表(biao)1－3對我(wo)們計算全(quan)年綜合部分負荷(he)值(zhi)仍有(you)較重(zhong)要的(de)參考(kao)價值(zhi)，其中特定空調部分負荷(he)下的(de)COP可以按廠家(jia)提供的技(ji)術參數取定。
2、幾種(zhong)常規壓縮式冷水機組的(de)優缺點(dian)及選擇：
⑴、活塞式冷水機(ji)組：
活(huo)塞式冷(leng)水機(ji)(ji)組通過(guo)活(huo)塞在氣缸(gang)內的(de)往復運(yun)動壓(ya)(ya)縮(suo)制冷(leng)劑(ji)，從而(er)達到(dao)制冷(leng)的(de)目的(de)，按(an)壓(ya)(ya)縮(suo)機(ji)(ji)數量分為(wei)(wei)(wei)單機(ji)(ji)頭(tou)和多(duo)(duo)機(ji)(ji)頭(tou)冷(leng)水機(ji)(ji)組，市場上(shang)用于(yu)空調系(xi)統的(de)一(yi)般是(shi)多(duo)(duo)機(ji)(ji)頭(tou)冷(leng)水機(ji)(ji)組，配置多(duo)(duo)機(ji)(ji)頭(tou)冷(leng)水機(ji)(ji)組具(ju)有(you)明顯(xian)的(de)節能效果，這種機(ji)(ji)組在部分負荷時仍有(you)較(jiao)高的(de)效率，而(er)且多(duo)(duo)機(ji)(ji)頭(tou)順序啟(qi)動，每臺(tai)壓(ya)(ya)縮(suo)機(ji)(ji)功(gong)率小(xiao)，對電網沖(chong)擊小(xiao)，該機(ji)(ji)型的(de)最大特(te)點是(shi)：多(duo)(duo)個(ge)機(ji)(ji)頭(tou)同時對應(ying)多(duo)(duo)個(ge)制冷(leng)回(hui)(hui)路，這幾個(ge)回(hui)(hui)路可(ke)以同時運(yun)行(xing)，也(ye)可(ke)以單獨(du)運(yun)行(xing)，起到(dao)互為(wei)(wei)(wei)備用的(de)作用，提(ti)高了機(ji)(ji)組運(yun)行(xing)的(de)可(ke)靠性，用于(yu)民(min)用建筑(zhu)的(de)單機(ji)(ji)制冷(leng)量范(fan)圍約(yue)為(wei)(wei)(wei)30－500KW；
優點(dian)：a、機組裝置簡單；
b、使用(yong)普(pu)通金(jin)屬材料(liao)、容易加工、造(zao)價低、維(wei)修成本低；
c、多機頭互為備用(yong)，整機運行可(ke)靠；
d、多機(ji)頭每(mei)臺(tai)壓縮機(ji)制冷量(liang)小，隨空調負荷(he)的(de)變(bian)化，經常能維持(chi)壓縮機(ji)處(chu)于(yu)滿負荷(he)工作狀態(tai)；
缺點(dian)：a、與其他冷水(shui)機(ji)組(zu)相比(bi)能效比(bi)低；
b、工作(zuo)部件(jian)多、易損件(jian)多、維修頻率高；
c、調節性能差(cha)；
d、往復運動(dong)(dong)慣性力大，震動(dong)(dong)及噪(zao)音較大；
該機型在(zai)小冷量(liang)領域(yu)具(ju)有一定的優(you)勢，在(zai)總冷負荷不大于500KW且(qie)只(zhi)配置一臺冷水(shui)機組時，可優(you)先選用該(gai)機型(xing)。
⑵、水冷螺桿式冷水機組：
螺桿(gan)式(shi)壓(ya)縮機是一種(zhong)容(rong)積型(xing)回(hui)轉(zhuan)式(shi)壓(ya)縮機，它(ta)依靠氣(qi)缸內一對螺旋齒(chi)轉(zhuan)子相(xiang)互(hu)嚙合旋轉(zhuan)，造成由齒(chi)形空間形成的(de)基元容(rong)積的(de)變化，實現對制(zhi)冷劑氣(qi)體(ti)的(de)壓(ya)縮，從(cong)而達到制(zhi)冷目的(de)。該(gai)機型(xing)按壓(ya)縮機數量(liang)分為單機頭(tou)和多機頭(tou)，根(gen)據轉(zhuan)子類型(xing)又分為單螺桿(gan)和雙螺桿(gan)，該(gai)機組通過安裝(zhuang)在兩個(ge)轉(zhuan)子的(de)高壓(ya)側之間的(de)滑閥來調節(jie)能(neng)量(liang)，可使能(neng)量(liang)在100％～10％之間連續無(wu)級調節，螺桿(gan)式(shi)冷水機組的(de)的(de)單機容量一般為120～1000KW.
優點：a、與活塞式相(xiang)比運動部件少、無往復運動的(de)慣性力、運行(xing)平(ping)穩可(ke)靠，可(ke)在(zai)較高的(de)壓縮比工況下運行(xing)；
b、機組(zu)易耗件少，零部件僅為(wei)活塞式的1/10，易于維修；
c、制冷(leng)(leng)量調節范(fan)圍大，制冷(leng)(leng)量可通過滑閥在10％－100％的范圍內無級調(diao)節；
d、能效(xiao)比高、部分負荷特性好(hao)；
由于水冷螺桿式冷水機組具(ju)有上述特征(zheng)，在(zai)集中(zhong)式空調制(zhi)冷系統中(zhong)正在(zai)逐步替代活塞式冷水機組。
缺點：a、加工精度和裝配精度的要求高，造價較高；
b、能(neng)效比比離心機(ji)組低；
該機型目前在公(gong)共建筑中(zhong)選用的幾率較高(gao)，制冷總負荷在500－2000KW時(shi)(shi)可優先選用該機型(xing)。一(yi)般同時(shi)(shi)配(pei)置多臺機組時(shi)(shi)，其中至(zhi)少配(pei)置一(yi)臺螺(luo)桿機可以(yi)滿足低負荷段(duan)的經(jing)濟運行。
⑶、離心式冷水機組：
離(li)心式制冷(leng)機屬大冷(leng)量(liang)制冷(leng)機組(zu)，單機制冷(leng)量(liang)在1160K以上，他具有占(zhan)地面積小、初期投資(zi)省、能耗低、易(yi)損件少、可靠(kao)性高、維修率(lv)低等特點，離心式(shi)壓(ya)縮機分(fen)單級(ji)壓(ya)縮和(he)多級(ji)壓(ya)縮兩種類型(xing)，其結構和(he)工作原理和(he)鼓(gu)風機很相似，離心式(shi)壓(ya)縮機能量(liang)調節(jie)一般采用進口導(dao)葉調節(jie)，近幾年(nian)已開發出變頻控(kong)制(zhi)系統以調節(jie)葉輪轉速，采用變頻調節(jie)的機組全年(nian)平均可節(jie)能30％左右(you)，但(dan)專用(yong)變頻設備造(zao)價(jia)較(jiao)高。
優點：a、單位制冷量重量最輕，占(zhan)地面(mian)積最小；
b、在各類冷水機組中COP最高(gao)；
c、運轉(zhuan)平穩，震動小，噪音(yin)較低；
d、能(neng)量調(diao)節(jie)方便，在較(jiao)大冷量范圍(wei)內能(neng)實現經濟的無級調(diao)節(jie)；
e、無氣(qi)閥(fa)、活(huo)塞等易損件(jian)，工(gong)作可靠，維修工(gong)作量小；
缺點：a、機組轉速高，對(dui)材料強度(du)、加工精度(du)和制造(zao)質量要(yao)求(qiu)嚴(yan)格(ge)；
b、低(di)負荷時(shi)能效比低(di)、易發生喘(chuan)振；
喘振(zhen)是離心式壓(ya)縮(suo)機特有的(de)(de)一種(zhong)故障現(xian)象，在低(di)負荷時(shi)當排(pai)氣(qi)(qi)量低(di)于某一特定值時(shi)，葉輪內氣(qi)(qi)流能量較低(di)，此時(shi)高壓(ya)側氣(qi)(qi)流會(hui)突然向(xiang)(xiang)葉輪內倒灌，倒流回的(de)(de)氣(qi)(qi)流使葉輪內的(de)(de)壓(ya)力升高，向(xiang)(xiang)外排(pai)出氣(qi)(qi)體，然后葉輪內壓(ya)力又(you)下降，又(you)發生倒灌，這種(zhong)周期性的(de)(de)氣(qi)(qi)體脈沖稱為喘振(zhen)，喘振(zhen)發生時(shi)機組和管(guan)道會(hui)產生劇烈的(de)(de)振(zhen)動，如不及時(shi)采取措施會(hui)導致壓(ya)縮(suo)機損(sun)壞(huai)。采用普通進口導葉調節時(shi)，其(qi)喘振(zhen)點(dian)在20％～30％負荷(he)間，但目前較先進的進口(kou)導葉調(diao)節(jie)輔(fu)以(yi)壓縮機(ji)擴(kuo)壓器寬度(du)調(diao)節(jie)，其喘振點可控制在額定負荷(he)的10％，離(li)心(xin)式(shi)壓縮機的(de)喘振(zhen)范圍(wei)對(dui)制(zhi)冷機的(de)選擇和運行至(zhi)關重要。
一般在(zai)總冷負荷(he)大于2000KW時(shi)可(ke)考慮(lv)選用離心式(shi)冷水機(ji)(ji)組(zu)，但(dan)建議和(he)其他機(ji)(ji)型混(hun)合(he)配置，因為在飯店類建筑中(zhong)，制冷機(ji)(ji)在許多時(shi)候是在低負荷運行的，如全部配置離心式(shi)冷水機(ji)(ji)組(zu)，運行中(zhong)極(ji)易(yi)接近機(ji)(ji)組(zu)的喘振點。
⑷、模塊式冷(leng)水機組：
模 塊(kuai)(kuai)式(shi)(shi)(shi)(shi)(shi)(shi)(shi)制冷(leng)(leng)(leng)機(ji)(ji)(ji)(ji)組就制冷(leng)(leng)(leng)方式(shi)(shi)(shi)(shi)(shi)(shi)(shi)而言不能單(dan)(dan)獨列為(wei)一(yi)(yi)種制冷(leng)(leng)(leng)機(ji)(ji)(ji)(ji)，因為(wei)模(mo)(mo)塊(kuai)(kuai)式(shi)(shi)(shi)(shi)(shi)(shi)(shi)冷(leng)(leng)(leng)水(shui)(shui)(shui)機(ji)(ji)(ji)(ji)組的(de)(de)(de)壓縮(suo)機(ji)(ji)(ji)(ji)有活(huo)塞式(shi)(shi)(shi)(shi)(shi)(shi)(shi)、渦旋式(shi)(shi)(shi)(shi)(shi)(shi)(shi)、螺桿式(shi)(shi)(shi)(shi)(shi)(shi)(shi)等，但由于該機(ji)(ji)(ji)(ji)型結(jie)構和安裝(zhuang)方式(shi)(shi)(shi)(shi)(shi)(shi)(shi)與其(qi)他冷(leng)(leng)(leng)水(shui)(shui)(shui)機(ji)(ji)(ji)(ji)組有區別，所以現在往往把它看(kan)成一(yi)(yi)類獨特(te)的(de)(de)(de)冷(leng)(leng)(leng)水(shui)(shui)(shui)機(ji)(ji)(ji)(ji)組。模(mo)(mo)塊(kuai)(kuai)式(shi)(shi)(shi)(shi)(shi)(shi)(shi)冷(leng)(leng)(leng)水(shui)(shui)(shui)機(ji)(ji)(ji)(ji)組是一(yi)(yi)組并列的(de)(de)(de)模(mo)(mo)塊(kuai)(kuai)單(dan)(dan)元(yuan)(yuan)系統(tong)，每個單(dan)(dan)元(yuan)(yuan)都結(jie)構相(xiang)同、性能一(yi)(yi)致(zhi)，是一(yi)(yi)個獨立(li)的(de)(de)(de)制冷(leng)(leng)(leng)單(dan)(dan)元(yuan)(yuan)，電腦系統(tong)使(shi)它一(yi)(yi)體化，并監控所有的(de)(de)(de)模(mo)(mo)塊(kuai)(kuai)單(dan)(dan)元(yuan)(yuan)，使(shi)其(qi)按一(yi)(yi)定的(de)(de)(de)規律和程(cheng)序運行，模(mo)(mo)塊(kuai)(kuai)式(shi)(shi)(shi)(shi)(shi)(shi)(shi)冷(leng)(leng)(leng)水(shui)(shui)(shui)機(ji)(ji)(ji)(ji)組有水(shui)(shui)(shui)冷(leng)(leng)(leng)式(shi)(shi)(shi)(shi)(shi)(shi)(shi)和風冷(leng)(leng)(leng)式(shi)(shi)(shi)(shi)(shi)(shi)(shi)兩種，目前市場上(shang)使(shi)用的(de)(de)(de)較(jiao)多的(de)(de)(de)是風冷(leng)(leng)(leng)式(shi)(shi)(shi)(shi)(shi)(shi)(shi)，模(mo)(mo)塊(kuai)(kuai)式(shi)(shi)(shi)(shi)(shi)(shi)(shi)冷(leng)(leng)(leng)水(shui)(shui)(shui)機(ji)(ji)(ji)(ji)組的(de)(de)(de)特(te)點：
a、 組裝靈活方(fang)便，給(gei)系統設計帶(dai)來便利(li)；
b、 單機體積小、重量輕，運(yun)輸安裝(zhuang)方便；
c、 運轉效率基本(ben)不(bu)會因負(fu)荷下降而下降，在運行中始終處于高效狀態；
d、 具有可靠的(de)互(hu)為備用能力，維修(xiu)方便；
e、 維護(hu)成本(ben)低、自動化(hua)程度高，零部(bu)件通用；
模塊(kuai)式冷水機(ji)組一般適用于以下(xia)情況：
a、 建(jian)筑面(mian)積緊張、無合(he)適(shi)中央空調機房；
b、 總冷負荷小(xiao)于500KW，且(qie)運(yun)轉(zhuan)中實際冷負荷多變(bian)；
c、 庭院式(shi)建筑(zhu)，管(guan)道輸送(song)距離較長，或建筑(zhu)群中各建筑(zhu)空調使用時段不一致；
d、 風冷模塊式可用于(yu)小(xiao)規模建筑、不再選(xuan)用鍋爐(lu)且無市(shi)政熱力管網的場所；
e、 風冷模(mo)塊式可用于缺水、水價較高的(de)地區；
四(si)、水(shui)冷螺桿式(shi)冷水(shui)機(ji)組空調設計負荷的一般指標，實際使用(yong)負荷與(yu)設計值(zhi)的差異：
空調負(fu)荷(he)的計(ji)算較為煩(fan)瑣(suo)，需(xu)計(ji)算潛熱(re)和顯熱(re)，且需(xu)計(ji)算構成(cheng)空調負(fu)荷(he)的各類(lei)因素(su)如人體散熱(re)、照(zhao)明設備(bei)散熱(re)、維護結構傳遞得熱(re)、日照(zhao)透(tou)射得熱(re)等(deng)負(fu)荷(he)，所以(yi)設計(ji)上(shang)常按(an)估算指標進(jin)
行估算，旅館、飯店類建筑部(bu)分區域空調冷負(fu)荷(he)估算指標見表1－4表1－4
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區域 |
客房 |
酒吧 |
中餐廳 |
宴會廳 |
大會議室 |
健身房 |
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冷負(fu)荷(he)(W/㎡) |
150 |
256 |
360 |
410 |
358 |
272 |
一般飯店類建(jian)筑的裝機(ji)(ji)容量在依據上述指標估算后，考(kao)慮空調實際同時使用系數，最(zui)后裝機(ji)(ji)容量一般在100 W/㎡－120 W/㎡之間，但當前在空調系統設(she)計中普遍存在冷負荷估算(suan)過(guo)大，致使裝機容量(liang)偏大，造成投資(zi)浪(lang)費和運行費用(yong)增加(jia)。有關人員曾對(dui)24家飯店空調(diao)制冷(leng)機的裝機容(rong)量和實際開機容(rong)量進行調(diao)查(cha)分析，調(diao)查(cha)結(jie)果見表1－5
表1－5 ; 飯店(dian)裝機和(he)開機容量的冷負荷統計分析
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冷負荷指標 |
裝機(ji)容(rong)量(liang)的(de)冷負荷指(zhi)標(biao)（W/㎡） |
|
＜58 |
58.1-69.8 |
69.9-81.4 |
81.5-93 |
94-104.7 |
104.8-116.3 |
＞116.3 |
|
飯店個數/個(ge) |
0 |
1 |
2 |
5 |
4 |
2 |
10 |
|
所占百分比(bi)/％ |
0 |
4.1 |
8.3 |
20.3 |
16.7 |
8.3 |
41.7 |
|
分(fen)計百分(fen)比/％ |
12.4 |
37 |
50 |
|
冷負荷指標 |
實際開機(ji)容量的冷負荷(he)指標（W/㎡） |
|
＜58 |
58.1-69.8 |
69.9-81.4 |
81.5-93 |
94-104.7 |
104.8-116.3 |
＞116.3 |
|
飯店個數/個 |
2 |
8 |
9 |
3 |
2 |
0 |
0 |
|
所占百分比/％ |
8.4 |
33.3 |
37.5 |
12.5 |
8.3 |
0 |
0 |
|
分(fen)計百分(fen)比(bi)/％ |
8.4 |
70.8 |
20.8 |
0
|
負荷率 |
5 |
10 |
20 |
30 |
40 |
50 |
60 |
70 |
80 |
90 |
100 |
|
|
時間頻數 |
12.2 |
6.5 |
23.6 |
16.5 |
14.9 |
10.1 |
7.3 |
4.7 |
2.9 |
1.0 |
0.3 |
|
|
累計時間頻數 |
12.2 |
18.7 |
42.3 |
58.8 |
73.7 |
83.8 |
91.1 |
95.8 |
98.7 |
99.7 |
100 |
|
|
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從表1－5可以(yi)看出，目(mu)前飯店(dian)類建筑冷水機(ji)組裝機(ji)容量普(pu)遍過大(da)，79.2％的飯店實際開機容(rong)量的負荷(he)指標(biao)為58－81.4 W/㎡（包括＜58 W/㎡），實(shi)際(ji)開機容量的冷負(fu)荷(he)指標均在(zai)105 W/㎡以下，這(zhe)一現象應引起業主(zhu)、空調設計人員及運行管(guan)理人員的(de)重視(shi)。
五、空調負荷的(de)(de)分布(bu)特性及機組的(de)(de)經濟(ji)運行：
設計的(de)(de)空(kong)調(diao)(diao)冷負(fu)(fu)荷是(shi)(shi)指(zhi)夏季室外空(kong)氣(qi)處于設計計算參數(shu)、室內負(fu)(fu)荷處于最不(bu)理(li)條(tiao)件(jian)(jian)下的(de)(de)負(fu)(fu)荷，空(kong)調(diao)(diao)建筑的(de)(de)實際冷負(fu)(fu)荷是(shi)(shi)隨室外氣(qi)象條(tiao)件(jian)(jian)和室內工作條(tiao)件(jian)(jian)的(de)(de)變化而變化的(de)(de)。因此(ci)空(kong)調(diao)(diao)系統的(de)(de)實際冷負(fu)(fu)荷不(bu)是(shi)(shi)一個恒定(ding)值，不(bu)但每天在變化，而且每天24小時內也在不斷(duan)變化。表(biao)1－6和表1－7是有關(guan)人員統計的北(bei)京和長沙兩(liang)地飯店類建筑夏季(ji)運行平均空(kong)調負荷時(shi)間(jian)頻(pin)數，
表1－6 北(bei)京地(di)區夏季空調負荷時間頻(pin)數 ％ （全年總運(yun)行時間2850h）
表1－7長沙(sha)地區夏季空調負(fu)荷(he)時間(jian)頻數 ％ （全(quan)年總運(yun)行(xing)時間3372h）
|
負荷率 |
5 |
10 |
20 |
30 |
40 |
50 |
60 |
70 |
80 |
90 |
100 |
|
時間頻數 |
0.1 |
0.1 |
4.9 |
19.5 |
31.6 |
20.8 |
11.9 |
7.6 |
2.3 |
0.9 |
0.3 |
|
累計時間頻數 |
0.1 |
0.2 |
5.1 |
24.6 |
56.2 |
77 |
88.9 |
96.5 |
98.8 |
99.7 |
100 |
從上表可(ke)以看出：
1、 全年有98％以(yi)上時間是(shi)在設計負荷的80％以下運行；
2、 全年有80％以上時間(jian)是在設計(ji)負荷的(de)50％－55％以(yi)下運(yun)行；
這一數據和表1－3中(zhong)的(de)數(shu)據也相接近，了(le)解空(kong)調(diao)(diao)負荷(he)的(de)分布(bu)特性對空(kong)調(diao)(diao)設備的(de)選(xuan)型和節能運行(xing)具有重要意義，我們已經(jing)知道，某一冷(leng)水機(ji)組(zu)在(zai)實際使用負荷(he)達到該機(ji)組(zu)的(de)額定(ding)負荷(he)或(huo)達到該機(ji)組(zu)單機(ji)頭額定(ding)負荷(he)的(de)整數(shu)倍時能效(xiao)比最高(gao)，運行(xing)也最經(jing)濟(ji)。所(suo)以按常規配置在(zai)總冷(leng)負荷(he)確定(ding)后，平(ping)均分配各冷(leng)水機(ji)組(zu)的(de)制冷(leng)量也是不(bu)盡(jin)合理的(de)，如表1－6、表(biao)1－7所示，北京地區夏(xia)季空調使用(yong)中(zhong)20％、30％、40％負(fu)荷的時間頻(pin)數最高(gao)，長沙地區則在30％、40％、50％負荷(he)段時(shi)間(jian)頻數最高(gao)，在(zai)配(pei)置機(ji)組時(shi)最好一只多機(ji)頭冷水機(ji)組的(de)整機(ji)額定負荷(he)或單機(ji)頭額定負荷(he)能與(yu)以上(shang)負荷(he)段相匹配(pei)；在(zai)配(pei)置冷水機(ji)組時(shi)應(ying)更重視占總(zong)運行時(shi)間(jian)80％的50－55％冷負荷(he)(he)的配(pei)置，在該(gai)負荷(he)(he)段(duan)螺桿機具有一定的優(you)勢。
六、水(shui)冷螺(luo)桿式(shi)冷水(shui)機組與分(fen)體式(shi)空(kong)調的比較(jiao)：
分體(ti)式(shi)空調(diao)（商用(yong)機(ji)、多聯機(ji)）因控制方(fang)便、獨立運行(xing)、效率不受系(xi)統影響(xiang)等特(te)點，在飯店類建(jian)筑特(te)別是(shi)經濟型(xing)飯店中占有一(yi)席之(zhi)地，但(dan)與冷水機(ji)組相(xiang)比COP較低(di)且使用壽命短、維(wei)修費用高。
水冷(leng)螺桿(gan)式冷(leng)水機組與分體式空(kong)調相比(bi)最大的缺點是：1、初始運(yun)(yun)行(xing)(xing)成本大(da)，因飯店類建筑的(de)空(kong)調(diao)供(gong)應并不(bu)是持續不(bu)斷的(de)，特別是接近空(kong)調(diao)交換季節(jie)，業(ye)主為滿足最大(da)程度(du)的(de)經濟運(yun)(yun)行(xing)(xing)，會(hui)盡量合(he)理控制中(zhong)央(yang)空(kong)調(diao)的(de)啟停。因中(zhong)央(yang)空(kong)調(diao)系統中(zhong)冷(leng)媒介質一般(ban)是水(shui)，空(kong)調(diao)末端要(yao)有制冷(leng)效果，首先是冷(leng)水(shui)機組對冷(leng)媒降溫，水(shui)冷(leng)系統運(yun)(yun)行(xing)(xing)時(shi)冷(leng)媒標準是出水(shui)7℃回水12℃，初始(shi)運行時(shi)一般出水需達到12℃左右末端(duan)才能達到明顯的制冷效果，如果某水(shui)系統(tong)水(shui)量50T、初始水溫20℃，初始運行成本為（20—12）×1000×50＝40×104Kcal（可(ke)按表1－2查(cha)的(de)(de)(de)(de)相(xiang)應(ying)費(fei)用(yong)，其中還不(bu)包括(kuo)冷媒(mei)輸送(song)成本(ben)和(he)冷卻運(yun)行(xing)成本(ben)），當然由(you)于末端(duan)電磁二(er)通(tong)閥的(de)(de)(de)(de)作(zuo)用(yong)，并不(bu)是每(mei)次初(chu)始運(yun)行(xing)成本(ben)都這么高，有效減少干管冷媒(mei)體積(ji)、合理(li)的(de)(de)(de)(de)水系統分(fen)區、對(dui)末端(duan)電磁二(er)通(tong)閥進(jin)行(xing)經(jing)常的(de)(de)(de)(de)檢查(cha)和(he)維護，對(dui)中央空調的(de)(de)(de)(de)經(jing)濟(ji)運(yun)行(xing)起著重要的(de)(de)(de)(de)作(zuo)用(yong)；而分(fen)體式空調由(you)于冷媒(mei)管路短，初(chu)始運(yun)行(xing)成本(ben)基(ji)本(ben)可以忽略不(bu)計；2、存在(zai)管路損耗(hao)(hao)、存在(zai)冷(leng)媒輸(shu)送(song)成本及(ji)冷(leng)卻設(she)備能耗(hao)(hao)成本，在(zai)中央空(kong)調水系(xi)統(tong)中，冷(leng)媒泵(beng)和冷(leng)卻泵(beng)也是構(gou)成空(kong)調系(xi)統(tong)能耗(hao)(hao)的重要組成部分(fen)，稍大一點的空(kong)調系(xi)統(tong)，以上(shang)泵(beng)組動輒幾十千瓦，而分(fen)體式空(kong)調不(bu)存在(zai)以上(shang)能耗(hao)(hao)；例如一個200個房(fang)間的飯店(dian)，如在營(ying)業淡(dan)季(ji)時只(zhi)有不到20個房間入住，使用中央空調肯定是不經濟的(de)；
近年來隨著商用分體式空(kong)(kong)調性能的(de)改(gai)善，分體式空(kong)(kong)調與中央空(kong)(kong)調結合(he)使(shi)用也取得(de)了較好(hao)的(de)效(xiao)果(guo)，特別是對(dui)于經(jing)營節奏(zou)不穩(wen)定、不同時期(qi)入住率有(you)很大差異的(de)飯店(dian)效(xiao)果(guo)特別明顯，經(jing)專業(ye)人員(yuan)計算，在飯店(dian)類(lei)建筑中10％－20％的(de)房間安裝分(fen)體(ti)(ti)式空(kong)(kong)調(diao)(diao)(diao)，對中央空(kong)(kong)調(diao)(diao)(diao)的(de)經濟運行會有一(yi)(yi)定的(de)好處，分(fen)體(ti)(ti)式空(kong)(kong)調(diao)(diao)(diao)與中央空(kong)(kong)調(diao)(diao)(diao)結合使(shi)用(yong)對飯店(dian)的(de)另一(yi)(yi)個作用(yong)是：解(jie)決兩(liang)管(guan)制空(kong)(kong)調(diao)(diao)(diao)系統中某些特定重要區(qu)域(yu)在(zai)(zai)空(kong)(kong)調(diao)(diao)(diao)交換季節對空(kong)(kong)調(diao)(diao)(diao)使(shi)用(yong)的(de)特殊要求。但(dan)分(fen)體(ti)(ti)式空(kong)(kong)調(diao)(diao)(diao)由于自(zi)身結構原因存(cun)在(zai)(zai)先天不(bu)足，尤其體(ti)(ti)現在(zai)(zai)氣溫超過37℃和低于－3℃時(shi)效率明顯下降，所(suo)以(yi)在空調使(shi)用標準高的飯店需考慮補充熱源，或是兩種系統(tong)同時(shi)安(an)裝。
七、幾(ji)種(zhong)節能型空調的應(ying)用：
1、冷凝熱回收冷水機組：
在壓(ya)縮式空調運轉時，壓(ya)縮機高(gao)壓(ya)側的(de)排氣溫度(du)可以(yi)高(gao)達(da)70－80℃，這些熱量最終(zhong)會(hui)在冷凝器中(zhong)(zhong)被(bei)冷卻水帶走(zou)散(san)發于大氣中(zhong)(zhong)。近年來冷凝熱回收(shou)中(zhong)(zhong)央(yang)空(kong)調的開(kai)發，就(jiu)是(shi)合(he)理地(di)利用這一部(bu)分余(yu)熱對生活熱水加(jia)熱，綜合(he)降低(di)運(yun)行成本，一臺720KW的熱(re)回收機組(zu)在氣溫30℃時，每小(xiao)時可以提供50℃熱(re)水5-6T，而能耗只比同型號非熱回收機組高不到(dao)10％，相當于每制1T熱水熱能成本2元，節能(neng)效益非(fei)常(chang)可觀；
2、 水源(yuan)熱泵(beng)機組：
水(shui)(shui)源熱(re)(re)泵是(shi)利用地球表(biao)面淺層水(shui)(shui)源，如地下水(shui)(shui)或河流(liu)、湖泊水(shui)(shui)水(shui)(shui)溫穩(wen)定的(de)特點(dian)，在夏季將建筑物熱(re)(re)量轉移(yi)到水(shui)(shui)中，而在冬季則從水(shui)(shui)中提(ti)取熱(re)(re)量，水(shui)(shui)源熱(re)(re)泵空調的(de)COP高(gao)于普(pu)通水冷冷水機(ji)組，與(yu)傳統的風冷熱(re)泵比能效比要高(gao)出40％左右(you)，設(she)計良好的水源熱泵系統(tong)平均可為用戶節約(yue)30－40％的運行費用。
但該機型的(de)選(xuan)用也(ye)有局限性：
⑴、 造(zao)價高(gao)：目前利用(yong)水(shui)源的方(fang)式(shi)通(tong)常有深井(jing)法(fa)和排管(guan)法(fa)，但這(zhe)兩種(zhong)方(fang)式(shi)均要耗費較(jiao)大的投資；
⑵、 要有(you)地利(li)優勢：水(shui)源熱泵的使用，天然水(shui)源很重要，必(bi)須有(you)充沛的地下水(shui)源、臨近河(he)流或湖泊、且必(bi)須取得水(shui)資源的利(li)用權；
3、 風冷熱泵機(ji)組(zu)在北方缺水地(di)區的應用：
風冷(leng)型(xing)冷(leng)水(shui)(shui)機(ji)組投資比水(shui)(shui)冷(leng)式(shi)(shi)高，運行能(neng)效比卻沒(mei)有水(shui)(shui)冷(leng)式(shi)(shi)高，按理說與水(shui)(shui)冷(leng)式(shi)(shi)空調相比沒(mei)有競(jing)爭優勢，但在水(shui)(shui)冷(leng)式(shi)(shi)空調中冷(leng)卻塔的(de)水(shui)(shui)量(liang)消耗也是(shi)一筆不小的(de)數字。
我們以(yi)120萬(wan)大卡冷(leng)負荷，選用風(feng)冷(leng)式和水冷(leng)式機組作(zuo)比較(jiao)，按美國ARI標(biao)準計算全(quan)年平均小時能耗：風冷為180.25KW，水冷為(wei)156KW，按全年運行2800h計算，風冷式耗電50.47萬度，水冷式耗電(dian)43.68萬度，冷卻塔水耗15000T，從(cong)以上數據可以看出，風冷(leng)式能耗明顯(xian)高于(yu)水(shui)冷(leng)式，但在北(bei)方(fang)有些嚴重缺水(shui)地(di)區(qu)，水(shui)價高于(yu)8元/T，風冷式機組就是可(ke)以考慮的節能因素之一。
4、 蒸發(fa)冷卻(que)空調在西北(bei)等(deng)氣候(hou)干燥(zao)地區的使用：
在相對濕度較低(di)的(de)干燥空(kong)(kong)(kong)氣(qi)環境下(xia)，水(shui)(shui)分很容易蒸(zheng)發(fa)，水(shui)(shui)蒸(zheng)發(fa)吸(xi)收空(kong)(kong)(kong)氣(qi)的(de)熱(re)(re)量，使空(kong)(kong)(kong)氣(qi)降溫，這一過程稱(cheng)為(wei)空(kong)(kong)(kong)氣(qi)的(de)絕熱(re)(re)降溫過程，利用上述原理開發(fa)的(de)空(kong)(kong)(kong)調(diao)設備稱(cheng)為(wei)蒸(zheng)發(fa)冷(leng)卻空(kong)(kong)(kong)調(diao)。蒸(zheng)發(fa)冷(leng)卻空(kong)(kong)(kong)調(diao)分為(wei)直接蒸(zheng)發(fa)冷(leng)卻和間(jian)接蒸(zheng)發(fa)冷(leng)卻兩(liang)種(zhong)類(lei)型，該空(kong)(kong)(kong)調(diao)在干燥地區具有較大的(de)優勢：
⑴、 節能：蒸(zheng)發冷(leng)(leng)卻空調不(bu)設制(zhi)冷(leng)(leng)壓(ya)縮(suo)機，只有風機和水泵(beng)能耗，與一(yi)般的機械(xie)制(zhi)冷(leng)(leng)相比可節電80％以(yi)上；
⑵、 環(huan)保：以水(shui)為制冷(leng)劑，不會造成(cheng)大氣污染，且水(shui)膜蒸發有過濾室內空氣的功能；
⑶、 經濟：投資為(wei)壓(ya)縮(suo)式制冷的(de)1/2，運行能耗為壓縮式制冷(leng)的1/5；
總之，水冷螺桿式冷水機組冷熱源的形式很多，應根據建筑物的面積、用途、冷熱負荷大小、所在地區的條件、當地能源結構、價格及環保規定等情況，通過綜合論證確定。合理的水冷螺桿式冷水機組冷熱源配置，對水冷螺桿式冷水機組的節能運行會起到事半功倍的效果。
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