多聯(lián)機(jī)空調(diào)與集中式中央空調(diào)方案設(shè)計(jì)

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　項(xiàng)目概況：

　　南通某單位食堂原建筑面積1600㎡左右，現(xiàn)改造后建筑面積增加到2300㎡左右，樓層為三層（局部四層），功能包括職工食堂，包廂，會(huì)議室等。每層建筑面積約650㎡，根據(jù)甲方要求現(xiàn)增設(shè)中央空調(diào)設(shè)計(jì)。

　　空調(diào)負(fù)荷：

　　單位面積空調(diào)冷負(fù)荷取310W／㎡，空調(diào)面積約2000㎡，總冷負(fù)荷為620KW。

　　比較方案：

　　螺桿機(jī)組+冷卻塔+循環(huán)水泵+風(fēng)機(jī)盤(pán)管

　　風(fēng)冷熱泵+循環(huán)水泵+風(fēng)機(jī)盤(pán)管

　　多聯(lián)機(jī)中央空調(diào)

　　1.原理比較

　　1.1螺桿機(jī)組中央空調(diào)系統(tǒng)

　　螺桿機(jī)組的核心是采用螺桿式壓縮機(jī)。該壓縮機(jī)是一種回轉(zhuǎn)式的容積式氣體壓縮機(jī)，能在低蒸發(fā)溫度或高壓縮比工況下可單級(jí)壓縮，通過(guò)滑閥裝置，使制冷量可在10～100％范圍內(nèi)進(jìn)行調(diào)節(jié)。螺桿機(jī)組COP值較高，但通過(guò)水載體輸送到客戶(hù)末端，有一定的冷量損失，而且只能實(shí)現(xiàn)單冷，制熱還需另外配置鍋爐等加熱裝置。

　　1.2風(fēng)冷熱泵集中中央空調(diào)系統(tǒng)

　　風(fēng)冷熱泵機(jī)組的輸送介質(zhì)通常為水溶液。它通過(guò)室外主機(jī)產(chǎn)生空調(diào)冷／熱水，由管路系統(tǒng)輸送至室內(nèi)的各末端裝置；在末端裝置處冷／熱水與室內(nèi)空氣進(jìn)行熱量交換，產(chǎn)生出冷／熱風(fēng)，從而消除房間冷／熱負(fù)荷。它是一種集中產(chǎn)生冷／熱量，但分散處理各房間負(fù)荷的空調(diào)系統(tǒng)型式。

　　該系統(tǒng)的室內(nèi)末端裝置通常為風(fēng)機(jī)盤(pán)管。目前風(fēng)機(jī)盤(pán)管一般均可以調(diào)節(jié)其風(fēng)機(jī)轉(zhuǎn)速（或通過(guò)旁通閥調(diào)節(jié)經(jīng)過(guò)盤(pán)管的水量），從而調(diào)節(jié)送入室內(nèi)的冷／熱量，因此該系統(tǒng)可以對(duì)每個(gè)空調(diào)房間進(jìn)行單獨(dú)調(diào)節(jié)，滿(mǎn)足各個(gè)房間不同的空調(diào)需求，同時(shí)其節(jié)能性也較好。但冷熱水輸配系統(tǒng)所占有一定安裝空間。

　　1.3多聯(lián)式空調(diào)機(jī)組

　　其工作原理是：由控制系統(tǒng)采集室內(nèi)舒適性參數(shù)、室外環(huán)境參數(shù)和表征制冷系統(tǒng)運(yùn)行狀況的狀態(tài)參數(shù)，根據(jù)系統(tǒng)運(yùn)行優(yōu)化準(zhǔn)則和人體舒適性準(zhǔn)則，通過(guò)變頻等手段調(diào)節(jié)壓縮機(jī)輸氣量，并控制空調(diào)系統(tǒng)的風(fēng)扇、電子膨脹閥等一切可控部件，保證室內(nèi)環(huán)境的舒適性，并使空調(diào)系統(tǒng)穩(wěn)定工作在最佳工作狀態(tài)。

　　多聯(lián)機(jī)空調(diào)系統(tǒng)是在空調(diào)系統(tǒng)中，通過(guò)控制壓縮機(jī)的制冷劑循環(huán)量和進(jìn)入室內(nèi)換熱器的制冷劑流量，適時(shí)地滿(mǎn)足室內(nèi)冷熱負(fù)荷要求的高效率冷劑空調(diào)系統(tǒng)。多聯(lián)機(jī)空調(diào)系統(tǒng)需采用變頻壓縮機(jī)、多極壓縮機(jī)、卸載壓縮機(jī)或多臺(tái)壓縮機(jī)組合來(lái)實(shí)現(xiàn)壓縮機(jī)容量控制；在制冷系統(tǒng)中需設(shè)置電子膨脹閥或其它輔助回路，以調(diào)節(jié)進(jìn)入室內(nèi)機(jī)的制冷劑流量；通過(guò)控制室內(nèi)外換熱器的風(fēng)扇轉(zhuǎn)速積，調(diào)節(jié)換熱器的能力。

　　在變頻調(diào)速和電子膨脹閥技術(shù)逐漸成熟之后，變頻多聯(lián)機(jī)空調(diào)系統(tǒng)普遍采用變頻壓縮機(jī)和電子膨脹閥。

　　空調(diào)系統(tǒng)在環(huán)境溫度、室內(nèi)負(fù)荷不斷變化的條件下工作，而且系統(tǒng)各部件之間、系統(tǒng)環(huán)境與環(huán)境之間相互影響，因此多聯(lián)機(jī)空調(diào)系統(tǒng)的狀態(tài)不斷變化，需通過(guò)其控制系統(tǒng)適時(shí)地調(diào)節(jié)空調(diào)系統(tǒng)的容量，消除其影響，是一種柔性調(diào)節(jié)系統(tǒng)。

　　分析結(jié)果：螺桿機(jī)組與風(fēng)冷熱泵通過(guò)二次載體水進(jìn)行傳送冷熱量，冷熱量會(huì)有一定的損失，而多聯(lián)機(jī)是直接通過(guò)冷媒進(jìn)行冷熱交換，無(wú)二次載體，比較節(jié)能。

　　2.造價(jià)比較

　　2.1、螺桿式冷水機(jī)組+供熱鍋爐+板式換熱器+循環(huán)水泵+冷卻塔+風(fēng)機(jī)盤(pán)管

　　螺桿式冷水機(jī)組　60.0萬(wàn)元

　　冷卻水循環(huán)泵　2.4萬(wàn)元

　　冷凍水循環(huán)泵　2.0萬(wàn)元

　　冷卻塔　3.9萬(wàn)元

　　供熱鍋爐+鍋爐房　8.1萬(wàn)元

　　冷水機(jī)組土建機(jī)房費(fèi)用　5.3萬(wàn)元

　　風(fēng)機(jī)盤(pán)管等末端設(shè)備　27.4萬(wàn)元

　　其他材料和安裝調(diào)試費(fèi)　15.0萬(wàn)元

　　2.2風(fēng)冷熱泵系統(tǒng)

　　風(fēng)冷熱泵外機(jī)　65.0萬(wàn)元

　　輔助設(shè)備（包括水泵，膨脹水箱等）　20.0萬(wàn)元

　　風(fēng)機(jī)盤(pán)管等末端設(shè)備　27.4萬(wàn)元

　　其他材料和安裝調(diào)試費(fèi)　15.0萬(wàn)元

　　2.3多聯(lián)機(jī)系統(tǒng)

　　室外機(jī)　55.0萬(wàn)元

　　室內(nèi)機(jī)　45.0萬(wàn)元

　　工程安裝費(fèi)　22.0萬(wàn)元

　　分析結(jié)果：變頻一拖多中央空調(diào)的一次性投資和風(fēng)冷熱泵機(jī)組，螺桿式冷水機(jī)組系統(tǒng)的一次性投資相差不多。

　　3.運(yùn)行費(fèi)用分析

　　3.1運(yùn)行時(shí)間分析

　　食堂每天的使用的時(shí)間為中午和傍晚兩段時(shí)間，按每段的使用時(shí)間為30分鐘計(jì)，每天的使用時(shí)間為1小時(shí)。

　　冷水機(jī)組系統(tǒng)的結(jié)構(gòu)特點(diǎn)（有一個(gè)冷媒和水進(jìn)行冷熱交換的過(guò)程），所以夏季必須在開(kāi)飯前40分鐘開(kāi)啟室外主機(jī)，開(kāi)飯前10分鐘開(kāi)啟室內(nèi)末端進(jìn)行房間預(yù)冷，因此夏季冷水機(jī)組系統(tǒng)真正的運(yùn)行時(shí)間為每天140分鐘（2.33小時(shí)）。冬季運(yùn)行時(shí)必須在開(kāi)飯前1小時(shí)開(kāi)啟供熱鍋爐，以使鍋爐內(nèi)的水溫達(dá)到要求，開(kāi)飯前40分鐘打開(kāi)循環(huán)水泵，以使系統(tǒng)內(nèi)的空調(diào)水得到預(yù)熱，開(kāi)飯前10分鐘開(kāi)啟室內(nèi)末端進(jìn)行房間預(yù)熱。因此冬季供熱鍋爐的運(yùn)行時(shí)間為每天180分鐘（3小時(shí)），空調(diào)循環(huán)系統(tǒng)的運(yùn)行時(shí)間為每天140分鐘（2.33小時(shí)）。

　　風(fēng)冷熱泵系統(tǒng)的結(jié)構(gòu)特點(diǎn)（有一個(gè)冷媒和水進(jìn)行冷熱交換的過(guò)程），所以必須在開(kāi)飯前40分鐘開(kāi)啟室外主機(jī)，開(kāi)飯前10分鐘開(kāi)啟室內(nèi)末端進(jìn)行房間預(yù)冷，因此風(fēng)冷熱泵系統(tǒng)真正的運(yùn)行時(shí)間為每天140分鐘（2.33小時(shí)）。

　　變頻一拖多中央空調(diào)系統(tǒng)只需在開(kāi)飯前10分鐘開(kāi)啟室內(nèi)機(jī)進(jìn)行房間預(yù)冷，因此變頻一拖多中央空調(diào)系統(tǒng)真正的運(yùn)行時(shí)間為每天80分鐘（1.33小時(shí)）。

　　3.2空調(diào)能耗分析

　　冷水機(jī)組系統(tǒng)制冷時(shí)的總耗電量約為160.3KW／h（包括冷水機(jī)組，循環(huán)水泵，冷卻塔，風(fēng)機(jī)盤(pán)管等），在制熱時(shí)的總耗電量約為9.75KW／h，耗油量約為46.6K8／h

　　風(fēng)冷熱泵系統(tǒng)總耗電量約為248KW／h。

　　變頻一拖多中央空調(diào)耗電量約為105KW／h（制熱和制熱的平均數(shù)值）

　　3.3運(yùn)行費(fèi)用分析

　　取每年運(yùn)行180天，冬季和夏季各90天。電費(fèi)為1元／KWh，柴油價(jià)格為4元／Kg。

　　冷水機(jī)組系統(tǒng)年運(yùn)行費(fèi)用為：

　　1×90×2.33×160.3+1×90×2.33×9.75+4×90×3×46.6=85987元

　　風(fēng)冷熱泵系統(tǒng)年運(yùn)行費(fèi)用為：

　　1×180×2.33×620／2.5=104011元

　?。▊渥ⅲ猴L(fēng)冷熱泵系統(tǒng)的耗電量中還未計(jì)算循環(huán)水泵的耗電量）

　　變頻一拖多空調(diào)系統(tǒng)年運(yùn)行費(fèi)用為

　　1×180×1.33×620／3.5=42408元

　　分析結(jié)果：變頻一拖多中央空調(diào)運(yùn)行費(fèi)用不到冷水機(jī)組，風(fēng)冷熱泵系統(tǒng)運(yùn)行費(fèi)用的一半。

　　4.設(shè)備使用壽命分析

　　冷水機(jī)組主機(jī)的一般設(shè)計(jì)使用壽命為26000小時(shí)，空調(diào)末端一般設(shè)計(jì)使用壽命為16000小時(shí)。則整個(gè)空調(diào)系統(tǒng)的平均使用壽命約為21000小時(shí)。

　?。▊渥ⅲ合到y(tǒng)的使用壽命未考慮風(fēng)管和水管的使用壽命，也未考慮風(fēng)管和水管的銹蝕對(duì)整個(gè)系統(tǒng)的影響）。

　　風(fēng)冷熱泵主機(jī)的一般設(shè)計(jì)使用壽命為26000小時(shí)，空調(diào)末端一般設(shè)計(jì)使用壽命為16000小時(shí)。則整個(gè)空調(diào)系統(tǒng)的平均使用壽命約為21000小時(shí)。（備注：系統(tǒng)的使用壽命未考慮風(fēng)管和水管的使用壽命，也未考慮風(fēng)管和水管的銹蝕對(duì)整個(gè)系統(tǒng)的影響。）

　　變頻一拖多空調(diào)設(shè)備的設(shè)計(jì)使用壽命一般為30000小時(shí)以上，最高可達(dá)40000小時(shí)。

　　分析結(jié)果：變頻一拖多中央空調(diào)使用壽命為冷水機(jī)組系統(tǒng)使用壽命的1.4-1.9倍。

　　5.維護(hù)管理分析

　　冷水機(jī)組系統(tǒng)除需清洗室內(nèi)的過(guò)濾網(wǎng)外，還需定期進(jìn)行清洗室外主機(jī)旁的靜電過(guò)濾器和對(duì)管道系統(tǒng)進(jìn)行清洗和除垢，否則水垢在管道內(nèi)越積越多后會(huì)影響系統(tǒng)的水流量，也會(huì)影響空調(diào)的使用效果。另外需定期清洗冷卻塔，否則冷卻塔內(nèi)可能滋生軍團(tuán)菌。而供熱鍋爐需請(qǐng)壓力容器檢測(cè)站，每年進(jìn)行檢測(cè)，否則不準(zhǔn)使用。因此冷水機(jī)組系統(tǒng)的維護(hù)管理非常麻煩，一般需派專(zhuān)人進(jìn)行操作維護(hù)的工作。

　　風(fēng)冷熱泵系統(tǒng)除需清洗室內(nèi)的過(guò)濾網(wǎng)外，還需定期進(jìn)行清洗室外主機(jī)的水過(guò)濾器和對(duì)管道系統(tǒng)進(jìn)行清洗和除垢，否則水垢在管道內(nèi)越積越多后會(huì)影響系統(tǒng)的水流量，也會(huì)影響空調(diào)的使用效果。維護(hù)較麻煩，需找專(zhuān)業(yè)公司進(jìn)行維護(hù)。

　　變頻一拖多空調(diào)只需定期清洗室內(nèi)的過(guò)濾網(wǎng)外，操作簡(jiǎn)單，維護(hù)方便，可自己進(jìn)行維護(hù)。

　　分析結(jié)果：變頻一拖多中央空調(diào)在運(yùn)行維護(hù)的方便程度和費(fèi)用方面要比冷水機(jī)組系統(tǒng)、風(fēng)冷熱泵系統(tǒng)好得多。

　　6.其他方面分析

　　冷水機(jī)組系統(tǒng)，風(fēng)冷熱泵的主機(jī)內(nèi)由于采用大型螺桿式壓縮機(jī)，并且沒(méi)有變頻控制，因此在開(kāi)啟時(shí)的啟動(dòng)電流非常大，對(duì)電網(wǎng)有一定的沖擊，可能會(huì)影響其他電器的使用。另外冷水機(jī)組主機(jī)和供熱鍋爐須設(shè)置單獨(dú)的機(jī)房放置，那么會(huì)占據(jù)建筑內(nèi)的有效空間。（一般冷水機(jī)組主機(jī)和供熱鍋爐的機(jī)房設(shè)置在地下室內(nèi)，以降低噪音的影響）。

　　變頻一拖多空調(diào)系統(tǒng)由于采用多個(gè)小壓縮機(jī)加變頻技術(shù)，其開(kāi)啟時(shí)的電流只有1安培，然后再逐漸加大，絕對(duì)不會(huì)對(duì)電網(wǎng)帶來(lái)沖擊。另外室外機(jī)可安放于建筑的樓頂或落地放置，不會(huì)占據(jù)建筑內(nèi)的有效空間。

　　分析結(jié)果：使用變頻一拖多中央空調(diào)要比使用風(fēng)冷熱泵、冷水機(jī)組系統(tǒng)更簡(jiǎn)單、靈活。

　　7.總結(jié)

　　從以上的比較中可以看出：變頻一拖多式空調(diào)系統(tǒng)在一次性投資方面與冷水機(jī)組系統(tǒng)中央空調(diào)差不多，但在運(yùn)行費(fèi)用、使用壽命、維護(hù)管理等方面具有明顯優(yōu)勢(shì)。因此對(duì)本工程食堂改造工程來(lái)說(shuō)，變頻一拖多式空調(diào)系統(tǒng)無(wú)疑比集中式中央系統(tǒng)更適合。