福利院热水方案书定稿版文档格式.docx
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由控制系统采集室内舒适性参数、室外环境参数和表征制冷系统运行状况的状态参数,根据系统运行优化准则和人体舒适性准则,通过变频等手段调节压缩机输气量,并控制空调系统的风扇、电子膨胀阀等一切可控部件,保证室内环境的舒适性,并使空调系统稳定工作在最佳工作状态。
多联机空调系统是在空调系统中,通过控制压缩机的制冷剂循环量和进入室内换热器的制冷剂流量,适时地满足室内冷热负荷要求的高效率冷剂空调系统。
多联机空调系统需采用变频压缩机、多极压缩机、卸载压缩机或多台压缩机组合来实现压缩机容量控制;
在制冷系统中需设置电子膨胀阀或其它辅助回路,以调节进入室内机的制冷剂流量;
通过控制室内外换热器的风扇转速积,调节换热器的能力。
在变频调速和电子膨胀阀技术逐渐成熟之后,变频多联机空调系统普遍采用变频压缩机和电子膨胀阀。
空调系统在环境温度、室内负荷不断变化的条件下工作,而且系统各部件之间、系统环境与环境之间相互影响。
风冷模块机组简介
风冷模块机组分为单冷型和热泵型,其中热泵型风冷模块机组集制冷、制热功能于一体、即可供冷,又可供热,能实现夏季降温,冬季采暖,一机多用。
因此,风冷热泵机组通常是既无供热锅炉、又无供热热网或其它稳定可靠热源,却又要求全年空调的暖通工程设计中优先选用的方案,该机组可与风机盘管或柜式、吊顶式空气处理机以及新风机组一起组成半集中式空气调节系统,具有风机盘管系统的诸多优点,布置灵活,外形美观、节省建筑空间、调节方便,可以单独停、开而不影响其它房间,运行噪声低等特点。
1、节约水资源
风冷模块机组省去了冷却水系统所必不可少的冷却塔、水泵、锅炉及相应的管道系统等许多辅件,系统结构简单,安装空间省、维护管理方便且又节约能源,避免了水质过差的地区所造成的冷凝器结垢,水管堵塞等现象,同时还节约了水资源。
2、节省能量
风冷模块机组比水冷式机组一次性投入要稍高,但是全年运转费用要低于水冷式冷水机组,机房建筑费用在各种空调冷热源系统中最少,维护保养费用约为水冷式或者锅炉的一半费用。
是目前冷(热)水空调设备产品中保养、维修最经济、简单的机种。
该机组可以直接放置在屋顶、裙楼平台或水平地面上,无需建造机房、锅炉房、安全而清洁,制热时的热量直接取之于室外空气,可节省能量。
3、适用性强
风冷模块机组产品充分吸收国际、国内冷冻、空调领域最新发展技术的基础上研制开发设计的成熟定型产品。
该机组严格按照国家行业标准设计制造,精选世界著名制造商生产的高品质、名品牌的压缩机、风机、冷媒系统控制元件以及电脑控制器件,通过合理的系统匹配及结构设计,使机组在-10℃以上气温条件下能有效制热,产品广泛适用于要求全年性空调而冬季负荷不大的华北,华南、西南地区以及一些水资源缺乏区域。
同时对一些冬季气温相对较低且无锅炉或者其他供热条件的地区尤为适用。
风冷螺杆冷(热)水机组简介
具有效率高、噪音低、振动小、易损件少、维护简单等优点,适合各种对振动﹑噪音等要求比较高的场合,广泛应用于宾馆、酒店、医院、商场、办公楼、娱乐场所等处的空气调节,也可为工厂生产的工艺过程提供所需的冷冻水。
1、卓越性能运行可靠
高品质压缩机,采用国际著名品牌双螺杆压缩机拥有:
A:
完善的保护系统:
(1)制冷系统:
油位保护,高压、低压保护,油压差保护,排气温度保护;
(2)水系统:
防冻保护,断水保护;
(3)供电系统:
过、欠压保护,缺相、漏电、过电流保护,电机过热保护。
B:
严格的可靠性测试:
(1)进行高于国标工况的制冷最大压差、最小压差、最小负荷、最大负荷、制热最大压差、最小压差、最小负荷、最大负荷、大湿度除霜、双倍除霜工况测试,验证在极端工况下的运行稳定性;
(2)进行失效模式的验证,当环温和水温高于或低于允许值时的测试;
(3)变电压测试
C:
独特的预警卸载运行方式:
风冷螺杆采用压力传感器采集系统压力,当检测到系统高低压力达到预警值,系统采用卸载的方式保证机器正常运行,提高了系统的运行工况范围。
2、高质量经济器
风冷螺杆在系统中增加板式换热器做为经济器,可调高过冷度18℃,有效的提高整机能力和COP。
3、智能控制
(1)压缩机均衡运转技术,延长机组的使用寿命;
(2)故障再现功能,查阅机组故障报警信息,便于维修;
(3)记录实时运行状态曲线;
(4)机组运行规划:
用户可以每天定义1-3组定时启动/停机时间;
(5)密码保护功能,设定密码保护,避免误操作;
(6)实现冷却塔、水泵的联动,使系统状态运行最佳;
(7)提供RS-485控制接口,可与第三方楼宇自控系统实现通讯。
4、高效风侧换热器
建立传热计算模型,通过获取换热管传热系数和单位长度损失测试,根据一定冷量选配通过不同风量、不同换热面积来优化迎面风速和冷凝温度,使冷凝器在实际应用发挥最佳换热能力。
空气侧换热换热器采用高效换热管+裂隙翅片,由高效内螺纹铜管与由亲水膜材料制成的强化铝翅片经涨管机涨管而成。
优化盘管V型结构,加大传热面积,降低传热温差。
5、高效水侧换热器
采用U型换热管和独特的两段式均液方式,大大的提高了换热器的换热效率,提高整机性能,科学的U型管分布方式和壳管内部布局,最有效地排除了水流死角,实现了水路旁通的最小化,水流的最有序化和水阻的最优化,最充分地实现了水与冷媒的热交。
三、太阳能简介
国内对太阳能的利用从2000起至今已发展了12年,目前技术成熟,效果显著。
已成为清洁能源的重点发展对象。
采暖的利用从早期的真空管衍变为集热板。
平板太阳能集热器的介绍
平板太阳能的优势在于,在真空管的基础上革命了技术。
解决了真空管的安装维护弊端及增加使用寿命,提高吸热性等,使得其更为实用。
平板太阳能的‘三高’优势:
高透光,高吸收,高传导。
(1)高透光:
集热器盖板采用国际先进的TIM材料,该种材料是用聚碳酸酯制成双层蜂窝状板材,TIM材料添加50微米抗老化剂和抗紫外线的UV涂层,品质保证10年,使用寿命20年。
TIM盖板不仅能透过可见光,而且能透过红外光,蜂窝状结构有效减少集热器的对流损失,大大提高冬季集热器的热效率。
另外,双层中空树脂盖板质量轻,是同等面积,同等厚度玻璃的1/6;
抗击打能力是玻璃的16倍。
(2)高吸收:
公司采用铜铝复合吸热板,添加高效吸收涂层,不仅吸收可见光,还可吸收转化大部分红外线的热量,日有用得热量Q17>9MJ(国标为6.3MJ)。
(3)高传导:
公司采用的传导介质是与北京航天部合作研发的一款新型导热材料,其中添加了航天超导材料,低温汽化,-35℃不结冻,导热速度快。
真正实现一年四季提供热水的承诺。
中立太阳能集热器使用8公分厚的聚氨酯保温层,有效保护冬季热量的散失,边框采用广东凤铝的电泳铝合金型材,耐腐蚀性更强,外观美丽大方,做到真正建筑一体化。
太阳能+空气源热泵系统优势
1、系统合理性
由于太阳能具有低密度、间歇性和不稳定性等缺点,常规的太阳能供热系统往往需要采用较大的集热和蓄热装置,并且配备相应的辅助热源,这不仅造成系统初投资较高,而且较大面积的集热器也难于布置。
太阳能+空气源热泵基于热泵的节能性和集热器的高效性,在相同热负荷条件下,太阳能+空气源热泵所需的集热器面积和蓄热器容积等都要比常规系统小得多,使得系统结构更紧凑,布置更灵活。
主机+水箱集成化设计,现场装配快捷方便,用户只需连接必要的进出水管,避免了复杂的工程设计和管路安装。
2、系统性能
在太阳辐射条件良好的情况下,太阳能与空气源热泵相结合可以获得更高的蒸发温度,因而具有更高的供热性能系数,而且供热性能受室外气温下降的影响较小。
3、绿色环保
由于太阳能无处不在、取之不尽,因此太阳能+空气源热泵的应用范围非常广泛,不受当地水源条件和地质条件的限制,从自然环境中(太阳能、空气能)提取能量,没有任何废气排放,有良好社会效益。
4、安全稳定
先进的系统管路设计,保证机组运行稳定、可靠,延长机组使用寿命。
主机安放在室外,控制系统安装在室内,实现了水电安全分离,运行更安全。
5、适用范围广
太阳能与空气源热泵的结合同其它类型的热泵一样也具有“一机多用”的优点,即冬季可供暖,全年可提供生活热水。
由于太阳能+空气源热泵系统中设有蓄热装置,因此冬季可利用白天谷时电力进行蓄热运行,以供夜间采暖之用,不仅运行费用便宜,而且有助于电力错峰。
三、结论分析
1、节能性能
热泵技术的运行费用仅占传统电加热的20%-25%,而太阳能系统更是0运行费用。
且空气源热泵和太阳能系统无需人员维护。
2、投资成本
各形式制冷采暖、热水末端成本一致,主机成本热泵技术及太阳能系统初投资与传统电加热相近。
3、回报年限
热泵主机的使用寿命普遍大于传统设备,且太阳能系统更是达到了15-20年的使用寿命。
单以‘1吨热水’工程来计算,总回报年限为2-3年,之后的使用中可产生经济效益总共约11-16万元。
锅炉类设备回报年限仅5-8年,经济效益仅1-2万元。
4、节能的量化概念
节省一度电并不意味着省了几毛钱,更意味着节约了400克标煤、4升淡水、并可以减少150克灰渣、1000克二氧化碳、10克二氧化硫的污染物排放。
并目前国家政策上也给予一定的扶持。
第二章方案设计
一、工程概况
此工程位于湖北省武汉市,工程名称为武汉市硚口区福利院。
本工程建筑高度91.5m,总建筑面积53691㎡,地下建筑面积6319㎡。
地上24层,地下1层,其中1~5层裙房为门诊部和综合服务区,6~24层高层为老年人居室,2栋共计988床位。
地下室为车库、设备用房。
二、设计参数
根据设计院设计图纸:
1-5层综合服务区:
空调冷负荷1534kW,空调热负荷1043kW。
6-24层住宅区:
空调冷负荷3600kw,采暖热负荷2250kW;
生活热水根据设计院给排水,暖通专业提供资料,热负荷789kW;
总的锅炉热负荷3039kW。
我公司生活热水负荷考虑如下:
查国家相关标准,人均生活热水按50-70L/天,同时使用系数0.8,床位数988(按最大床位数计算)。
经计算,
6-24层生活热水量:
988X70X0.8=55328L=55.4T/天。
根据1-5层建筑功能,洗衣房,餐饮,门诊等热水量根据工程经验及国家规范,预估计不超过40T/天。
且与6-24层热水的使用应考虑同时使用系数。
考虑整栋楼生活热水使用量按100T/天计算。
(我公司认为80T/天的热水用量比较合理)。
(备注:
如果热水设计符合预留空间太大,则对设备选型带来影响,使投资增大,造成浪费。
)
三、优化思路及理念
1、设计理念
热水,暖通综合设计过程中,始终贯穿如下观念:
(1)完全满足室内冷、热负荷需求。
(2)保证全天候24小时供应热水。
(3)以人为本,按人体舒适度进行最佳设计。
(5)以运用可再生能源为主,辅之以常规能源,使运行费用达到最低。
达到节能和经济性目标。
(6)全自动运行,无人值守。
减少故障率。
(7)少维护,寿命长,安全可靠。
(8)与建筑结合,整体效果协调,美观。
2、设计思路及原则
五洲中立科技有限公司秉承优先利用可再生能源,在保证项目功能性,人性化管理(计量收费)前提下,优化热水,暖通工程系统,体现设计方案节能,经济性。
四、方案优化
原方案:
1-5层分层设置变频多联空调机的空调方式冷、暖两供。
空调区域每层设置全热新风换气机。
6-24层采暖,生活热水采用燃气锅炉,制冷分体式空调。
优化方案:
1-5层分区域设置风冷模块机组冷、暖两供。
空调区域每层设置全热新风换气机此项不变。
6-24层采暖,制冷部分或者设置风冷螺杆机组满足室内制冷、采暖需求,或者直接采用冷暖两用分体式空凋。
1-5层,6-24层生活热水由空气源热泵+太阳能系统提供完全取代燃气锅炉。
五、系统设计
风冷模块中央空调系统主要由风冷模块机主、风机盘管、循环管道、稳定装置、自动控制五部分组成。
风冷螺杆机中央空调系统主要由风冷螺杆机、风机盘管、循环管道、稳定装置、自动控制五部分组成。
中央热水工程主要有太阳能集热板,空气源热泵、储热水箱、辅助热源、循环管道、自动控制五部分组成。
主机确定:
1、1-5层中央空调
风冷模块:
101kw10台;
130kw2台;
113kw3台;
90kw4台。
负荷容量1964kw。
直接替换多联机,安装位置不变。
2、6-24层中央空调
风冷螺杆:
300kw12台;
负荷容量3600kw。
分高中低三区;
位于5楼裙房屋面
3、生活热水
空气源热水机组:
ZCW100CV91.8kw5台。
太阳能集热板500㎡。
六、优化方案性能对比
1、1-5层中央空调系统优化:
采用风冷模块机组替代多联机。
一次冷媒模块化多联系统与水系统模块化风冷热泵系统的对比
对比内容和项目
多联机系统
模块化风冷热泵
系统特点
一次冷媒制冷循环
集多联机与水机的优势于一体:
室外机为模块化的二次冷媒主机。
使用
舒适性
对室温最大波动范围可控制在±
0.5度
通过温控器对室内风机进行3速调节方式对室温进行控制,室温波动范围约±
0.3度
控制方式
控制方式灵活多样,造价低廉;
遥控、线控、集控,实现独立控制、成组控制和集中控制等多种模式的控制,并可实现系统运行和控制上的“智能化”,
室内机控制采用温控器对室内风机进行3速调节,特别到了非正常使用时间、非空调使用季节,室内机开关对室外机的工作影响不大,室外机一般只能进行统一开关控制
温度控制
制冷/热相对较快,即开即用,适用于小型建筑
需要约30分钟的运行前准备,适用于中大型建筑
稳定性
系统稳定性能一般
对于中大型建筑来说,稳定性能更好
冷媒选择
可根据经济及环保要求采用R410或R134a
可根据经济及环保要求采用R134a或R407C
初投资
较高:
设备价格较高,系统安装必须全程铜管连接。
变频压机为日系垄断技术,产研成本系数,采购成本较高
较低:
水系统安装可采用钢管,主机及末端设备采购价格较低。
压机控制散流已完成国产化生产。
约降低10%~15%。
运行成本
综合说明
在负荷不是完全开启的状态下,可根据各房间和地方的空调和负荷的需求情况,进行能量调节,只对开启的空调设备的耗电进行叠加,分配能源较合理,但全负荷运转时耗能巨大。
在室外机负荷完全开启的状态下,运行成本较低;
根据水系统工程设计的规范,室外机容量通常小于室内总负荷,节约能源约5~10%。
室内机
形式
需要与主机同一品牌,风管天井、四面出风等共七种形式室内机
通常使用风机盘管,室内机安装分布灵活,可结合不同业主要求
排水方式
接水盘密封,与室内机融合一体,不易积灰,采用水泵强排/自然排水
接水盘外露,采用自然排水
回风箱
模具化生产,不易与复杂吊顶装修搭配
由安装商制作,外观形式多样,可与复杂吊顶装修很好的结合
空间利用
层高空间
配管细小,但室内机厚度较大,需占用较大的层高空间
水配系统和送回风系统的水管和风管管径大,但风机盘管较薄,要求安装空间不大
使用空间
室外机可任意放在楼顶、阳台或地面,不占用室内使用空间;
而且室内机一般为天花式或天花内藏式设计,无需占用室内空间
室外机可任意放在楼顶、阳台或地面等隐蔽处,不占用室内使用空间
空调方案设计
设计简易,只需考虑设备特性即可,易造成能源浪费。
设计较精确,对中大型建筑的能源节省及合理配用大有好处
安装施工
施工周期
对于小型项目,相对施工时间较短
对于大型项目,施工时间与安装一次冷媒系统相当。
材料费用
工程材料费用占工程总造价的小部分
工程材料费用占工程总造价相对较大的比例
维护和管理
运行稳定性
多联机系统为近十年开发的新型空调设备,技术处于发展探索阶段,运行稳定性有待提高
水系统为传统的中央空调设备,技术成熟,经过百年验证,运行平稳
备用设备
无需备用设备
通常需要备用设备,如水泵等
维修复杂性
有故障自检测功能,但维修一般是通过厂家的网点,技术水平参差不齐
具有先进的故障检测功能,且厂家配有专业的维修人员,更具可靠性
操作复杂性
微电脑控制,操作较简单
微电脑控制,可以实现人工智能控制,可通过控制内机来控制室外机
设备管理
一般小型建筑无需专人管理,但大型建筑也需要配备专业人员
不需要专人管理
定期维护
需要对室内、外机过滤网进行清洗,一年约1-2次
根据水质情况,定期对水配管路污垢进行清洗
由对比表可见:
风冷模块机组在大型项目工程中优势明显,初投资比多联机系统节约10%-15%,节约能源约5%-10%。
且后期维修保养均比多联机经济便捷。
2、6-24层采用风冷螺杆机组取代分体式空调及燃气锅炉
根据业主意向,从实际出发,我们选用风冷式中央空调系统和原设计方案单元式空调器配备锅炉的方案进行对比。
比较项目
风冷螺杆机
制冷分体机
系统类型
室内系统内流动的是水,系统属于低压系统
室外机与室内机连接的管道内流动的是冷媒
主机数量
少:
主机功率大减少数量,可集中放置屋面或地下室减少占地面积
较多,室内机与室外机一一对应
管道
多:
需铺设管网系统
冷媒管有效间距段
泄漏的可能
小:
设备工艺要求高
大:
设备及管道易老化
节能
好:
能效比4.0左右
中:
能效比2.2左右
造价
估价约200元/㎡
低:
估价约156元/㎡
舒适度
舒适性好,冷热风通过风机盘管等末端系统处理后进入室内,体感较为舒适
差:
送风、回风于一体回流范围小,风量不均,舒适性较低
室内噪声
室内仅风机盘管运行噪音小
适中:
室外机噪音有可能影响室内
建筑协调
暗装风机盘管包裹于装修吊顶内
明装末端占空间且管道需外墙开孔
环保
R22环保冷媒
氟利昂破坏臭氧层
安装周期
长:
需管网铺设且紧跟装修进度
短:
分体安装时间较短可最后施工
调节性
三速风机,智能模块控制
手持式遥控
使用寿命
10-15年
8-10年
3、6-24层生活热水由独立的空气源热泵机组及太阳能提供
设备
加热温差
55℃-15℃=40℃
每天需热量
4.2kJ/kg×
1000kg×
40℃/3600S×
860Kcal≈40133Kcal
供热方式
太阳能+空气源热泵热水机组
使用能源
太阳能+空气能+电
天然气
能源燃烧值
860Kcal/度
9600Kcal/Kg
平均热效率
425%
75%
每天耗量计算
40133/860/425%
40133/9600/75%
消耗能量
11度
5.6Kg
价格
0.65元/度
3.9元/Kg
每天耗能总价
7.15元/天
21.7元/天
每年耗能总价
7.15元×
365天=2609.75元
21.7元×
365天=7920.5元
年运行差价
2609.75元(空气源热泵)-7920.5元(燃气锅炉)=-5310.75元
安全性能
水电分离,安全可靠
有漏气、火灾、爆炸、中毒等安
全隐患
稳定性能
高效快速,持续加热、供水稳定,不受时间限制,单个模块维修,不影响工作
锅炉不坏情况下比较稳定
适用范围
环境温度-10℃~43℃,不分阴雨热晒,确保全年随时启动使用
单独锅炉房,仅适用于有天燃气
供应城市,专人锅炉操作工,需
审批和年检
对环境影响
环保、无任何污染
污染严重,
初始投资
简单
主机+水箱+管路+简易集成工程控制
复杂:
锅炉+水水换设备+管路+供水设备
综述
天然气为国家统一规划使用能源,属常规能源。
相对而言,空气源热泵热水机组就不受此限制,在常规环境温度范围内,仅需要保证空气流通即可,在节能减耗方面更是有着极大的优势,也是国家提倡空气源热水机组的一个重要原因。
七、费用对比
系统名称
原方案
优化方案
1-5层中央空调
采用变频多联机
采用风冷模块机
6-24层制冷
采用分体式空调
采用风冷螺杆热泵
6-24层采暖
采用燃气锅炉
6-24层生活热水
采用空气源热泵+太阳能集热系统
风冷模块运行费用
季节
负荷百分比
主机输入功率KW
停机率
辅助设备功率
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