清华同方空调地源热泵方案书1.docx
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清华同方空调地源热泵方案书1
中央空调方案系统对比介绍
目录
一、水源中央空调机组与其他类型空调机组的介绍
————1页
二、水源热泵与其他类型空调性能对比分析列表
————7页
三、水源热泵与其他类型空调主机设备技术特点比较列表————8页
四、水源热泵与其他类型空调系统一次能源利用率比较列表————9页
五、水源热泵中央空调系统与空气源中央空调系统技术比较 ————10页
六、水源热泵与其他类型空调系统运行费用比较
————13页
空调方案系统对比
一、水源中央空调机组与其他类型空调机组的介绍:
1、水源(地能)热泵机组
水源(地能)热泵技术是利用地球表面浅层水源如地下水、河流和湖泊中吸收的太阳能和地热能而形成的低温低位热能资源,并采用热泵原理,通过少量的高位电能输入,实现低位热能向高位热能转移的一种技术.
地球表面浅层水源如深度在1000米以内的地下水,地表的河流和湖泊和海洋中,吸收了太阳进入地球的辐射能量,并且水源的温度一般都十分稳定。
水源热泵机组工作原理就是在夏季将建筑物中的热量转移到水源中,由于水源温度低,所以可高效地带走热量,而冬季,则从水源中提取能量,由热泵原理通过空气或水作为载冷剂提升温度后送到建筑物中。
水源热泵根据对水源的利用方式不同,分为闭式系统和开式系统两种,闭式系统是指在水侧为一组闭式循环的换热套管,该组套管一般水平或垂直埋于地下或湖水海水中,通过与土壤或海水换热来实现能量转移。
(其中埋于土壤中的系统又称土壤源热泵,埋于海水中的系统又称海水源热泵)。
开式系统是指从地下抽水或地表抽水后经过换热器直接排放的系统。
a、场地要求:
水源热泵机组一般安装在空调机房内,多数在地下室或其它设备层内,需一定空间的机房面积,通常是设备占地面积的2~3倍,以便安装及操作机组,以及各泵站及相关管路占地。
b、辅助设备:
水源热泵机组的运行要求有较大的水流量和一定的进水温度,需打一定数量的出水井和回水井,应匹配潜水泵、除沙过滤器、循环泵、电子水处理仪、定压补水箱、除污器等辅助设备。
出水井的出水流量必须满足空调设计的水流量和相应的出水温度。
c、机组管理及维护:
水源热泵机组为全电脑控制,可靠性高,控制方式先进,操作方便、灵活,故障率低,且由于配套设备比较简单,相应管理及维护工作量较小,无须专业人员进行操作,使用单位只需1~2人进行日常操作及养护。
d、电耗:
水源热泵机组采用地表水作为冷(热)源,因为地表水的水温一年四季比较恒定,但不同纬度地区的恒温带深度不同,常年水温在10~22℃,都能满足冬夏两季的空调运行要求,因此该机组耗电量低。
2、风冷热泵机组
风冷热泵机组是以氟里昂R22为工质,通过表冷器与室外空气进行热量交换(冬季吸热、夏季放热),达到使冷冻水升温(冬季)或降温(夏季)的目的,从而满足用户对室内空气调节的要求。
a、场地要求:
风冷热泵机组一般安装在建筑物的屋顶或室外的地上,不需要专门的机房,不占用建筑空间。
b、辅助设备:
风冷热泵机组直接通过空气进行换热,不需冷却塔、冷却循环泵及相关管路。
冬季制热时,也无需配置锅炉。
主要辅助设备:
循环泵、定压补水箱、电子水处理器等。
c、机组管理及维护:
风冷热泵机组为全电脑控制,可靠性高,控制方式先进,操作方便、灵活,故障率低,且由于配套设备比较简单,相应管理及维护工作量较小,无须专业人员进行操作,使用单位只需1~2人进行日常操作及养护。
d、电耗:
风冷热泵机组采用电制冷或制热,满足冬夏两季的空调运行要求。
风冷热泵机组可以根据用户的实际使用情况,调节空调主机的运行数量,因此该型机组总耗电量低。
3、水冷机组
水冷机组多为大型制冷设备,多适宜大面积或超大面积的空调系统。
由冷冻水系统和冷却水系统组成,其中冷冻水系统包括冷冻水泵及冷冻水管,冷却水系统包括冷却塔、冷却泵及冷却水管。
水冷型机组有以下特点:
a、场地要求:
水冷机组均安装在空调机房内,多数在地下室或其它的设备层内,需较大空间的机房面积,通常是设备占地面积的4~5倍,以便安装及操作机组,以及各泵站及相关管路占地。
b、辅助设备:
水冷机组的运行要求有较大水量的蒸发及热交换,应匹配冷却塔、冷却泵等辅助设备。
冷却塔日消耗水量较大,占整个水系统水量的5%左右,从而必须提高补水量,年度耗水及运行费用较高。
c、机组管理及维护:
水冷机多为机械式控制,可靠性差,控制手段陈旧落后,故障率较高,且由于配套设备复杂,相应管理及维护工作量大,使用单位需提供一个空调运行班进行日常操作及养护,加之冷却塔清洁难度大,易生成军团菌,即影响蒸发量及换热效果,又易对人体造成危害,冷却水系统的处理也很麻烦。
d、电耗:
水冷机组相对风冷机组的装机容量小,但水冷机组通常均为全负荷运行,且能量调节范围较小。
4、溴化锂机组
溴化锂机组是采用吸收式制冷(热)原理,靠消耗热能使热量从低温物体向高温物体转移。
吸收式制冷(热)机组使用的工质是两种沸点相差较大的物质组成的二元溶液,其中沸点低的物质为制冷剂,沸点高的物质为吸收剂,对于溴化锂机组而言,是以溴化锂-水溶液作为工质对,利用溴化锂沸点高及强吸水性的特点,把水作为制冷剂,溴化锂作为吸收剂,再利用吸收式制冷热)原理,从而达到制冷(热)的目的。
a、场地要求:
溴化锂机组均安装在空调机房内,多数在地下室或其它的设备层内,需较大空间的机房面积,通常是设备占地面积的5~6倍,以便安装及操作机组,以及各泵站及相关管路占地。
b、辅助设备:
溴化锂机组的运行要求有大量的热量和一定的进、回水温度,应匹配循环泵、电子水处理仪、冷却塔、冷却泵、储油罐、定压补水装置等辅助设备。
因为溴化锂机组主要是通过燃烧油类物质来获得热能,所以必须考虑主机进气与排气的管道设计安装,以及管道的防排烟、防火阀的设计等因素。
c、机组管理及维护:
溴化锂机组可用电脑控制,控制方式较先进,但该机组运行时必须处于真空状态,且溴化锂具有很强的腐蚀性,使得该机组的可靠性低,故障率较高。
由于配套设备比较复杂,相应管理及维护工作量较大,使用单位需提供一个空调运行班进行日常操作及养护。
d、电耗:
溴化锂机组主要是通过燃烧油类物质来获得热能,此时耗电量较低;若燃烧油类物质获得热能不能满足要求时,只能用电能来获得热能,此时能效比较低,耗电量将大幅增加,有时甚至会达到惊人的数字。
5、VRV系统
VRV系统俗称变频一拖多,主要是该系统的压缩机和风机采用了变频控制技术,在空调行业称之为变频率运转的冷(热)源设备系统。
所谓变频,一般是指通过半导体电子电路把公共电网供应频率为50HZ的交流电转换为所需频率的交流电。
变频空调器内设有变频电源系统,这个系统由微电脑控制器控制。
变频器控制方式是由频率可变装置控制压缩机的转数,使热泵型空调器在其能力的40%-120%左右的范围内运转,可以减少空调制冷量或制热量受环境的影响程度。
a、场地要求:
VRV系统不需要专门的空调机房,主机一般在建筑外墙上或地上,不占用室内建筑面积,但这会影响建筑的外部美观。
该系统是用氟利昂直接向室内进行换热,管道较长,又由于氟利昂极易挥发,所以对安装要求较高。
b、辅助设备:
VRV系统不需要水系统,省去了许多的辅助设备,只需循环泵、视镜等即可。
c、机组管理及维护:
VRV系统可用微电脑控制,控制方式较先进,操作比较方便、灵活,适用于面积较小的房间;对于大面积、多房间的空间,机组的管理及维护则比较复杂、烦琐,工作量较大,使用单位需提供一个空调运行班进行日常操作及养护。
d、电耗:
该系统运行时为全负荷运行,不能因室内负荷的变化来调整系统的运行,对于小面积的空调房间,节能并不明显。
二、水源热泵与其他类型空调性能对比分析列表:
表1
水源热泵机组的优点
水源热泵机组的缺点
与水冷机组对比
1、初投资小,经济耐用,机组寿命长;
2、可提供生活热水;
3、省去冷却塔、冷却泵及管路;
4、高效节能;
5、噪音低;
6、施工方便,安装快捷;
7、操作方便,维护简单。
1、需有合适的水源;
2、需一定数量的出水井和回灌井;
3、回水须满足回灌要求;
4、冬季热水出水温度较高。
与风冷机组对比
1、初投资小;
2、不受室外空气温度变化的影响;
3、冬季无须除霜;
4、能提供生活卫生热水;
5、高效节能、噪音低;
6、适用范围广。
1、需有合适的水源;
2、需一定数量的出水井和回灌井;
3、回水须满足回灌要求;
4、需占用一定的机房空间。
与溴化锂机组对比
1、初投资小;
2、经济耐用,机组寿命长;
3、室外放置,不占室内空间;
4、省去冷却塔、冷却泵及管路;
5、施工方便,安装快捷;
6、高效节能;
7、对大气没有污染;
8、噪音低;
9、操作方便,维护简单。
1、需有合适的水源;
2、需一定数量的出水井和回灌井;
3、回水须满足回灌要求;
4、冬季热水出水温度较高。
与V
R
V系统对
比
1、初投资小;
2、经济耐用,机组寿命长;
3、不影响建筑外部美观;
4、操作方便,维护简单,可靠性高;
5、高效节能;
6、噪音低;
7、适用范围广。
1、需有合适的水源;
2、需一定数量的出水井和回灌井;
3、回水须满足回灌要求;
4、需占用一定建筑面积。
三、水源热泵与其他类型空调主机设备技术特点比较列表:
表2
占用机房面积
主机寿命
水资源消耗
驱动能源
环境保护
水源中央空调主机
需冷冻站;
不占屋顶面积;
水井占地(可做地下泵房)。
15年
无
电能COP:
3.6~5.2
无矿物能源燃烧污染。
风冷热泵
无需冷冻站;占用屋顶面积。
15年
无
电能COP:
2.5~3.2
无燃烧污染;
有一定的噪音;
冬季室外温度过低时,有衰减。
溴化锂直燃机
需冷冻站;
冷却塔占用屋顶面积;
油罐占地。
10年
冷却循环水量2~5%
燃油或燃气
有燃烧污染;
有一定噪音(冷却塔)。
水冷冷水机组+燃油热水锅炉
需冷冻站及锅炉房;
冷却塔占用屋面面积;
油罐占地。
冷水机组15年;
燃油锅炉10年。
冷却循环水量2~5%
冬天:
燃油;
夏天:
电能。
有燃烧污染(冬);
有一定噪音(夏)。
四、水源热泵与其他类型空调系统一次能源利用率比较列表:
水源热泵中央空调系统的一般性特点一——节能、高效。
节能是水源热泵中央空调的显著特点。
其一次利用率在目前常用的中央空调系统中居首位。
表3
中央空调方案
(冷、热工况)
一次能源利用率E
水源中央空调系统节能效率%
备注
冷水机组+电热锅炉
0.99
25
冷水机组ε=5
电热锅炉E=0.33
E0=(0.33*5+0.33)/22
冷水机组+燃煤锅炉
1.125
15
冷水机组ε=5
燃煤锅炉E=0.60
E0=(0.33*5+0.6)/2
冷水机组+燃油(气)锅炉
1.225
7
冷水机组ε=5
燃油(气)锅炉E=0.8
E0=(0.33*5+0.8)/2
风冷热泵
0.99
2.5
风冷热泵ε=3
E0=0.33*3
蒸汽溴化锂吸收式冷水机组+燃煤锅炉
0.57
57
溴化锂制冷机ε=0.9
煤锅炉E=0.6
E0=(0.9*0.6+0.8)/2
水源中央空调系统
1.32
——
水源中央空调ε=4
E0=0.33*4
五、水源热泵中央空调系统与燃气锅炉系统技术比较
对一个空调系统来说,如果仅仅比较空调机组的初投资,而置辅助设备于不顾,那就会失去比较的意义,正确的方法应从以下4个方面进行比较:
(1)空调机组的技术性;
(2)空调制冷设备以及所需要的辅助设备的初投资;
(3)安装、运行和维修的费用;
(4)其它因素。
1、技术比较:
表4
清华同方水源热泵
燃气锅炉
比较结论
规格
型号
3*SGHP1000A、HGHP440
BOV-2000G、
BOV-2500G
/
制热量
3500KW
5000KW
热泵机组可调节
耗电量
757KW
/
热泵机组耗电少
机组重量
4350kg、4364kg
热泵机组重量轻
机组尺寸
(长×宽×高)m
4122×1365×1550
3500×2000×1850
热泵机组尺寸较小
控制技术
进口
进口
热泵机组性能更可靠
制热能效比
4.62
热泵机组能效比高,更节能
安装
需空调机房,需厅井
需空调机房
水源热泵机组需要打井
运行稳定性
稳定
稳定
热泵机组更稳定
环保要求
无污染
有污染
热泵机组无任何污染
安全性
安全
有隐患
热泵机组安全可靠
功能
制热、制冷
只能制热
燃气锅炉功能单一
2、初投资比较列表:
表5
清华同方水源热泵
燃气锅炉
比较结论
规格
型号
3*SGHP1000A、HGHP440
BOV-2000G、
BOV-2500G
/
制热量
3500KW
5000KW
初投资(万元)
空调机组
260
92.5
初投资高179.1万元
冷却水泵
3.2
辅助设备:
20
冷冻水泵
3.6
主机安装
27.9
冷冻机房
1.2
分水器
1.5
安装费:
10
集水器
1.5
除沙器
1.2
电子水处理器
1.5
总投资
301.6
122.5
注:
1、成本投资不含电力配线与启动设备;
2、成本投资不含打井费用;
3、成本投资不含空调末端设备;
4、成本投资不含远程控制器。
3、
运行费用比较列表:
表6
清华同方水源热泵
风冷机组
比较结论
规格
型号
3*SGHP1000A、HGHP440
BOV-2000G、
BOV-2500G
/
制热量
3500KW
5000KW
年运行费用(万元)
冬季运行费用
29.5万元
127.6万元
年节约运行费用节
省98.1万元
管理费
1.0万元
1.0万
合计
30.5万元
128.6万元
注:
一、水源热泵:
1.冬季:
757KW×1.1×8×120×0.66×0.56=295455元=29.5万元
2.电费:
0.56元/度
3.冬、夏季空调运行时间均按4个月,每日8小时计算;
4.运行平均使用率0.66
二、燃气锅炉:
1.每小时耗气量(2台合计):
499.5立方米
2.采暖期耗气费用(每小时耗气量×运行时间×单价)
499.5×8×120×2.66=1275523元=127.6万元
3.采暖期按120天计算,锅炉按7.5T/H锅炉每天平均满负荷运行8小时计算。
另:
以上比较未计算煤气开口费。
综上比较,初投资水源热泵比燃气锅炉高179.1万元,年运行费用水源热泵比燃气锅炉低98.1万元,仅两年就可收回水源热泵高出的初投资。
故推荐清华同方水源热泵机组。
六、水源热泵与其他类型空调系统运行费用比较列表:
表7
冷水机组+
燃煤锅炉
冷水机组+燃油(气)锅炉
直燃(油气)溴吸机
风冷热泵
水源热泵
单位建筑面积全年运行费用
(元/年.平米)
13~28
30~55
40~78
17~35
12~22
综上所述,清华同方系列水源中央空调系统具有高效、节能、环保、节水、节资、舒适且冬夏两用的特点,是新世纪能源利用的最优方式之一,是理想的中央空调系统方案。
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