建筑工程空调冷热源方案的选择及其影响因素分析

建筑工程空调冷热源方案的选择及其影响因素分析
【摘要】论文详细阐述了建筑工程空调各种冷热源设备的优点和缺点，并分析了空调冷热源方案的主要影响因素，认为空调冷热源方案的确定除了要考虑设备性能特点外，还要结合当地的实际，选择最适合目标建筑的空调冷热源方案。

【关键词】建筑工程；暖通空调；热源方案；影响因素；节能减排；绿色建筑
０引言
中央空调冷热源是空调系统的关键设备，冷热源的型式直接决定了建筑物空调系统的能耗特点及对外部环境的影响状况，它的重要性不言而喻。

随着生活水平的提高，人们对居住环境、办公环境的舒适性、建筑的美观性的要求越来越高。

于是对于具有较大建筑面积的宾馆、写字楼，业主一般都要求采用集中式空调系统。

且目前冷热源设备种类繁多，品牌林立，冷热源的选择是每个设计师都需要面对的问题。

１建筑工程常用的空调冷热源
１．１常用的空调冷源
（１）活塞式冷水机组
活塞式制冷压缩机是最早问世的压缩机，几乎和机械制冷方法同时出现，在100多年的使用中，得到了广泛发展和深入研究，直到目前为止，虽然受到其他新型压缩机的挑战，但其产量和使用范围在各类压缩机中仍占有一定地位。

而活塞式冷水机组也是在民用建筑空调制冷中采用时间最长、使用最多的一种机组。

活塞式冷水机组的主要优点为:
１）用材为普通金属，结构紧凑，造价低；2）运行管理经验成熟，运行可靠，使用方便；3）制冷系统装置简单，运行安全可靠、经济。

活塞式冷水机组的主要缺点为:１）往复运动惯性力大，转速不能太高；2）单机容量不宜过大；3）当单机头机组不变转速时，只能通过改变工作气缸数来实现跳跃式的分级调节，部分负荷下的调节特性较差。

（2）螺杆式冷水机组
螺杆式冷水机组由于采用螺杆式压缩机而得名，目前螺杆机组按其螺杆的数目分为单螺杆和双螺杆。

单螺杆压缩机由转子、液气分离器、油气冷却器、油滤器、气量调节系统、管路系统、电控装置以及机座、外壳箱体组成。

由于受力平衡，所以运转平稳、磨损和振动噪声小，在日本被誉为新时代的压缩机，有很大的发展前途。

螺杆式制冷压缩机兼具有活塞式和离心式压缩机两者的优点: １）设备的体积小，重量轻，占地面积小，输气脉动小；2）没有吸、排气阀和活塞环等易损部件，故结构简单，运行可靠；3）因气缸中喷油，油起到密封、润滑的作用，因而排气温度低。

螺杆式制冷压缩机也有一些不尽理想的地方，其主要缺点有:１）单机容量比离心式小；2）转速比离心式低；3）耗油量大。

（3）离心式冷水机组
离心机是大中型空调系统中通常选用的冷水机型。

目前国外最大离心式冷水机组的单机制冷量已达到2800RT（9840kＷ），且相比于螺杆机，离心机结构紧凑，自动化程度高，特别是当冷负荷大的情况下具有良好的性能和节能效果，因此被应用在许多大型公共建筑中。

其主要优点是:
１）单机制冷量大，制冷系数高；2）结构紧凑，尺寸小，因而占地面积小；
3）运行可靠、操作方便、维护费用低；其主要缺点是:１）制冷量不宜过小，如果负荷太低（小于20%左右）或冷凝压力太高，会发生“喘振”现象，这是离心式压缩机的致命软肋；2）不宜采用较高的冷凝压力；3）变工况适应性不强。

（4）溴化锂吸收式冷（热）水机组
溴化锂吸收式制冷机组是以热能作为动力，以水为制冷剂，溴化锂溶液为吸收剂，制取高于0℃的冷量，作为空调或生产工艺过程的冷源。

溴化锂吸收式制冷机组由于其本身耗电少、无毒、无污染、无爆炸危险、安全可靠，被誉为无公害的制冷设备。

溴化锂吸收式冷（热）水机组的优点有:
1）以水作为制冷剂，溴化锂溶液作吸收剂，无毒、无臭，对人体无危害，对大气臭氧层无破坏作用；2）对热源要求不高（蒸汽型/热水型），一般的低压蒸汽（120kPa以上）或热水（75℃以上）均能满足要求，特别适用于有废汽、废热水可以利用的化工、冶金和轻工业企业，有利于热源的综合利用；其主要缺点为:
１）溴化锂溶液对金属，尤其是黑色金属有强烈的腐蚀性，特别在有空气存在的情况下更严重，因此对机器的密封性要求非常严格；2）溴化锂机组价格较高，机组溶液充灌量大，故初投资较高。

（5）空气源热泵机组
空气气源热泵是目前应用最广泛的系统，与其他热泵相比，空气源热泵的主要优点就在于其热源获取的便利性。

只要有适当的安装空间，并且该空间具有良好的获取空气的能力，该建筑便具备了安装空气源热泵的基本条件。

空气源热泵的主要缺点为:
１）对冬季室外相对湿度较高且室外气温较低的地区，结霜较为频繁，影响供暖效果；2）机组多安装在屋顶，噪声较大，需合理控制，避免影响周围居民。

１.2常用的空调热源
（１）燃油，燃气锅炉
燃油，燃气锅炉具有结构紧凑，体积较小，燃烧效率高等优点，但是运行费用高，尤其天然气作为一种优质能源，应该得到更高的利用，所以他们只宜作为辅助热源，在集中供热达不到的地方代替小型燃煤锅炉。

（2）集中供热
由于储量丰富、价格便宜等优势，煤在我国主体能源的地位在相当长的时间内不会改变。

对于煤炭来说，采用集中供热方式，可以提高燃烧效率，有利于自动化管理，方便煤和灰渣的运输，更有利于污染排放的集中处理。

因此，当以煤为供热能源时，应采用集中供热的方式，并且规模宜大不宜小。

（3）电热锅炉
电热锅炉的优点有控制精度高，使用寿命和可靠性高，无噪声，结构简单，运行安全可靠，安装方便，操作简单等。

电锅炉的缺点是电能是高品位优质能源，从能源利用的角度来看，是一种优质低用的方式，综合能源利用效率差。

２空调冷热源方案选择的影响因素
２．１气象条件
目标建筑物处于哪个地区，《采暖通风与空气调节设计规范》中关于此有详细的划分，也可参照所在城市的历年气象资料。

比如说西安属于夏热冬冷地区，一切的冷热源选择工作都必须围绕此展开。

比如在寒冷地区，哈尔滨，夏天其实都不需要用制冷空调，可以用室外新风代替，所以不宜选择冷暖两用型热泵。

２．２能源结构
能源结构决定了空调冷热源将采用的能源种类，各地情况不同。

在进行空调冷热源选择时，必须结合当地不同时期的能源结构。

如:目标建筑物所在地区的能源结构分布情况是如何，天然气是否充足，电力是否紧缺，是否有余热供应等。

２．３建筑物的种类、功能及用途
不同种类的建筑物的功能、用途不尽相同。

高档住宅和商业大厦就对占地面积、噪声、环保等要求都不一样，酒店还对卫生热水、蒸汽有要求。

２．４当地政策
当地政府的政策对冷热源及所使用能源有一定的导向作用，在选择时应加以考虑。

比如是否采用分时电价，是否鼓励用天然气，各种能源价格比等等。

２．５环境保护
实际上，空调冷热源机组对环境的影响不仅仅是指泄漏出来的制冷剂，噪声影响，机组所消耗的电力、燃油和燃气燃烧时排出的CO2、SO2、NOx等温室气体和烟尘已引起地球暖化和全球环境恶化，对自然和生态环境造成严重破坏。

长期以来，人们普遍认为电是一种清洁的能源，实际上电只是在使用地点上不产生污染，而在发电厂，它产生的污染是不可忽略的，特别是火力发电。

３结束语
在世界各国倡导可持续发展的今天，节能成为我国社会可持续发展的最重要课题，节能不仅可以缓解能源资源的紧张局面，而且可以保护生态环境，节能减排是我国的重大战略决策。

在我国，空调能耗占建筑物总能耗的70%-80%，而空调能耗最主要是空调冷热源的能耗，所以降低空调冷热源的能耗成为节能的重中之重。

【参考文献】
［１］许雷.高层建筑空调冷热源的能耗及其对环境的影响[D].上海:同济大学，1998．
［２］陆耀庆.实用供热空调设计手册[M].北京:中国建筑工业出版社，1993．。