于中央空调冷热源方案选择要点1

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关于空调冷热源方案选择的若干要点

中央空调系统一直是整个项目中的能耗大户，空调冷热源方案的选择是一个直接关系到空调工程项目的成败和经济效益优劣的重要问题。近年来，随着科学技术的迅速发展以及对节能和环保要求的不断提高，暖通空调领域中新的设计方案大量涌现，同一个设计项目，往往可以有几种、十几种不同的冷热源设计方案可以选择，如何对冷热源方案进行科学的比较和优选，是一个涉及面广、影响因素多的复杂技术工作。需从可行性、经济性、调节性、安全性及环境影响等方面进行综合技术经济分析。

1、可行性问题：

能够满足使用要求，这是方案可行性应考虑的主要问题。冷热源设计方案应符合国家和当地政府有关法规和规范的要求，包括有关环境保护的要求；设计方案应能满足有关方面的要求(如供电、供气、供水、供热等)，并应特别顾及这些条件的长期、变化情况。例如采用水源热泵设计方案时应考虑当地地质情况、地下水资源的现状和变化趋势、冬季热负荷和夏季冷负荷不平衡所产生的热(冷)蓄积效应等问题。

2、经济性比较问题：

经济性比较是目前空调冷热源方案比较中考虑最多的一个问题。初投资费用是投资方最为关注的一个参数，空调冷热源设计方案的初投资费用不仅包括各种设备、管道、材料的投资，而且应包括各种相关收费(如热力入网费、用电设备增容费、天然气的气源费等)，相应的安装、调试费用，相关的工程管理等各种收费，相关水处理和配电与控制投资，机房土建投资与相应室外管线的费用。

运行费用是空调冷热源设计方案技术经济性比较必须考虑的重要参数。运行费用包括能耗费、人工费和维保费。在计算过程中应注意不同地区、不同时期、不同时段各种能源的价格可能不同。

在设计方案经济性比较时应综合考虑初投资、运行费用以及设备的使用寿命。对于同时有供暖和空调要求的项目，应考虑冬季和夏季设备综合利用问题，进行冬夏季综合经济性比较。

3、调节性和可操作性问题

空调系统冷热源的装机容量通常是按接近全年最不利的气象条件确定的，因此冷热源机组应有较好的调节性能，以适应全年负荷的变化。

4、空调冷热源方案比较案例

空调冷热源方案有多种组合方式，作为空调冷热源的能源有电力、天然气、城市热力等；空调设备有电制冷机组、热泵机组、燃气直燃机、燃气锅炉、市政热网等。不同的能源、不同的设备对投资成本、运行费用和环境影响是不一样的。常用的冷热源形式有离心式冷水机组+城市热网、离心式冷水机组+燃气锅炉、溴化锂直燃机组、地（水）源热泵机组、热源塔热泵、风冷热泵机组六种方案。下列表格对六种方案进行比较分析。

为便于分析比较，本案例预设项目的建筑面积10万m2，空调冷负荷指标100W/m2，热负荷指标70W/m2，即空调总冷负荷为10000KW，总热负荷为7000KW。空调设备的用电量和用气量按设备能效系数（KW/kwh和KW/Nm3）折算。年运行费用按冬季采暖150天，夏季空调90天，每天运行10小时进行计算。初投资费用中只比较不同方案的主要设备费用，辅助设备、管道材料安装调试费以及其他土建机房投资费用等认为基本相同，不在比较范围内。

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实际案例：近3年红星地产项目空调冷热源方式的汇总：

热源塔系统介绍

热源塔，又称“能源塔”，是近十年还发展应用起来的可再生能源热泵节能技术。

热源塔系统是近年来开发的节能系统，其适用范围广，节能效果显著。同样在空气中散热和取热，热源塔系统与风冷热泵和VRV不同的是：热源塔在冬天不会结霜，因此无需化霜。冬天运转时，热源塔将低于湿球温度的防冻溶液，均匀地喷淋在凹凸形波板具有亲液性质填料填料层上，使防冻溶液在亲液填料面形成液膜，空气经由多层凹凸形波板填料空间的表面空隙逆向流通，形成液气之间的接触面，而后吸收空气中的显热与潜热。因此在冬天的运转状况下，热源塔系统与风冷热泵系统和VRV系统比较起来节省了化霜所需要的1/3能耗（33%）。另外，由于其热交换效率较高，热源塔系统与风冷热泵系统比较起来其节能优势大约在40%以上。到了夏天，将防冻溶液取出，热源塔的运作就相当于一个冷却水塔，其运行效率高于风冷热泵系统和VRV系统乃是理所当然之事。

与地源热泵系统相比，由于地源热泵有土壤的热岛效应问题，热源塔系统在夏天的运行能耗较地源热泵系统稍低，而在冬天的运行能耗较地源热泵系统稍高。不过热源塔系统免去了建筑物周边的土地面积的限制，也不必考虑地底下地质条件的不确定性，造价也比地源热泵系统低，非常适合在城市中的新建和节能改造项目。

四、热源塔热泵技术介绍

(一)热源塔热泵工作原理

热源塔热泵技术——是空调节能工程设计与空调节能机组设备组合的工程系统产品。热源塔利用低于冰点载体介质，能高效地提取冰点以下的湿球显热能，通过热源塔热泵机组输入少量高品位能源，实现冰点以下低温位能向高温位转移。对建筑物进行供热和制冷以及提供热水的技术。

夏季，通过蒸发冷却为热泵机组提供稳定冷源；冬季，利用低于冰点的载体介质，可以高效提取空气湿球显热能，从而为热泵提供可靠热源。热泵热源塔不存在风冷空调严重结霜的问题，改变了传统水冷空调只能单季使用的历史。由于热源塔的优越性，目前，热源塔技术已被广泛应用于热泵新能源项目当中。

夏季,热源塔为冷源塔,是直接蒸发冷却设备。冷源塔利用高焓值循环水在换热层表面形成水膜直接与低焓值空气充分接触，高焓值的水膜表面水蒸气分压力高于低焓值空气中的水蒸气分压力，形成压力差成为水蒸发的动力。水的蒸发使得循环水温度降低，趋近于空气的湿球温度，为水循环制冷空调提供了温度较低的冷源。

冬季，热源塔是直接采集室外低品位能设备。热源塔利用低焓值盐类循环溶液在换热层表面形成液膜直接与焓值较高的湿冷空气充分接触，把冷量传给空气。接触传热的循环液体温度趋近于室外空气的湿球温度，为水循环热泵空调提供了稳定的热源来源

⏹热源塔热泵中央空调夏季7 ℃-12 ℃供回水；冬季45 ℃-40 ℃供回水；

⏹如有需要，夏季制冷同时免费提供生活热水；

⏹如有需要，过渡季节热源塔热泵可制取廉价的生活热水；

热源塔低温技术适用范围

⏹项目地质条件缺水、少水，不具备埋管、打井、其他水源换热的地区

⏹冬季最低温度不低于-12℃，室外相对湿度不低于55%的长江周边及以南地区⏹建筑面积大于1万平方、空调负荷容量不小于1000kw规模中大型公共项目⏹传统单冷水机制冷+锅炉制热形式的改造项目

(二) 热源塔热泵工艺原理图

1、集中区域式热源塔热泵系统工艺流程图