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

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　項目概況：

　　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。

　　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：

　　螺桿機組+冷卻塔+循環(huán)水泵+風(fēng)機盤管

　　風(fēng)冷熱泵+循環(huán)水泵+風(fēng)機盤管

　　多聯(lián)機中央空調(diào)

　　1.原理比較

　　1.1螺桿機組中央空調(diào)系統(tǒng)

　　螺桿機組的核心是采用螺桿式壓縮機。該壓縮機是一種回轉(zhuǎn)式的容積式氣體壓縮機，能在低蒸發(fā)溫度或高壓縮比工況下可單級壓縮，通過滑閥裝置，使制冷量可在10～100％范圍內(nèi)進行調(diào)節(jié)。螺桿機組COP值較高，但通過水載體輸送到客戶末端，有一定的冷量損失，而且只能實現(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)冷熱泵機組的輸送介質(zhì)通常為水溶液。它通過室外主機產(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)機盤管。目前風(fēng)機盤管一般均可以調(diào)節(jié)其風(fēng)機轉(zhuǎn)速（或通過旁通閥調(diào)節(jié)經(jīng)過盤管的水量），從而調(diào)節(jié)送入室內(nèi)的冷／熱量，因此該系統(tǒng)可以對每個空調(diào)房間進行單獨調(diào)節(jié)，滿足各個房間不同的空調(diào)需求，同時其節(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)運行狀況的狀態(tài)參數(shù)，根據(jù)系統(tǒng)運行優(yōu)化準(zhǔn)則和人體舒適性準(zhǔn)則，通過變頻等手段調(diào)節(jié)壓縮機輸氣量，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)機空調(diào)系統(tǒng)是在空調(diào)系統(tǒng)中，通過控制壓縮機的制冷劑循環(huán)量和進入室內(nèi)換熱器的制冷劑流量，適時地滿足室內(nèi)冷熱負(fù)荷要求的高效率冷劑空調(diào)系統(tǒng)。多聯(lián)機空調(diào)系統(tǒng)需采用變頻壓縮機、多極壓縮機、卸載壓縮機或多臺壓縮機組合來實現(xiàn)壓縮機容量控制；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)進入室內(nèi)機的制冷劑流量；通過控制室內(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)機空調(diào)系統(tǒng)普遍采用變頻壓縮機和電子膨脹閥。

　　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)機空調(diào)系統(tǒng)的狀態(tài)不斷變化，需通過其控制系統(tǒng)適時地調(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：螺桿機組與風(fēng)冷熱泵通過二次載體水進行傳送冷熱量，冷熱量會有一定的損失，而多聯(lián)機是直接通過冷媒進行冷熱交換，無二次載體，比較節(jié)能。

　　2.造價比較

　　2.1、螺桿式冷水機組+供熱鍋爐+板式換熱器+循環(huán)水泵+冷卻塔+風(fēng)機盤管

　　螺桿式冷水機組　60.0萬元

　　冷卻水循環(huán)泵　2.4萬元

　　冷凍水循環(huán)泵　2.0萬元

　　冷卻塔　3.9萬元

　　供熱鍋爐+鍋爐房　8.1萬元

　　冷水機組土建機房費用　5.3萬元

　　風(fēng)機盤管等末端設(shè)備　27.4萬元

　　其他材料和安裝調(diào)試費　15.0萬元

　　2.2風(fēng)冷熱泵系統(tǒng)

　　風(fēng)冷熱泵外機　65.0萬元

　　輔助設(shè)備（包括水泵，膨脹水箱等）　20.0萬元

　　風(fēng)機盤管等末端設(shè)備　27.4萬元

　　其他材料和安裝調(diào)試費　15.0萬元

　　2.3多聯(lián)機系統(tǒng)

　　室外機　55.0萬元

　　室內(nèi)機　45.0萬元

　　工程安裝費　22.0萬元

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

　　3.運行費用分析

　　3.1運行時間分析

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

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

　　風(fēng)冷熱泵系統(tǒng)的結(jié)構(gòu)特點（有一個冷媒和水進行冷熱交換的過程），所以必須在開飯前40分鐘開啟室外主機，開飯前10分鐘開啟室內(nèi)末端進行房間預(yù)冷，因此風(fēng)冷熱泵系統(tǒng)真正的運行時間為每天140分鐘（2.33小時）。

　　變頻一拖多中央空調(diào)系統(tǒng)只需在開飯前10分鐘開啟室內(nèi)機進行房間預(yù)冷，因此變頻一拖多中央空調(diào)系統(tǒng)真正的運行時間為每天80分鐘（1.33小時）。

　　3.2空調(diào)能耗分析

　　冷水機組系統(tǒng)制冷時的總耗電量約為160.3KW／h（包括冷水機組，循環(huán)水泵，冷卻塔，風(fēng)機盤管等），在制熱時的總耗電量約為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運行費用分析

　　取每年運行180天，冬季和夏季各90天。電費為1元／KWh，柴油價格為4元／Kg。

　　冷水機組系統(tǒng)年運行費用為：

　　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)年運行費用為：

　　1×180×2.33×620／2.5=104011元

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

　　變頻一拖多空調(diào)系統(tǒng)年運行費用為

　　1×180×1.33×620／3.5=42408元

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

　　4.設(shè)備使用壽命分析

　　冷水機組主機的一般設(shè)計使用壽命為26000小時，空調(diào)末端一般設(shè)計使用壽命為16000小時。則整個空調(diào)系統(tǒng)的平均使用壽命約為21000小時。

　?。▊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)管和水管的銹蝕對整個系統(tǒng)的影響）。

　　風(fēng)冷熱泵主機的一般設(shè)計使用壽命為26000小時，空調(diào)末端一般設(shè)計使用壽命為16000小時。則整個空調(diào)系統(tǒng)的平均使用壽命約為21000小時。（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)管和水管的銹蝕對整個系統(tǒng)的影響。）

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

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

　　5.維護管理分析

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

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

　　變頻一拖多空調(diào)只需定期清洗室內(nèi)的過濾網(wǎng)外，操作簡單，維護方便，可自己進行維護。

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

　　6.其他方面分析

　　冷水機組系統(tǒng)，風(fēng)冷熱泵的主機內(nèi)由于采用大型螺桿式壓縮機，并且沒有變頻控制，因此在開啟時的啟動電流非常大，對電網(wǎng)有一定的沖擊，可能會影響其他電器的使用。另外冷水機組主機和供熱鍋爐須設(shè)置單獨的機房放置，那么會占據(jù)建筑內(nèi)的有效空間。（一般冷水機組主機和供熱鍋爐的機房設(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)由于采用多個小壓縮機加變頻技術(shù)，其開啟時的電流只有1安培，然后再逐漸加大，絕對不會對電網(wǎng)帶來沖擊。另外室外機可安放于建筑的樓頂或落地放置，不會占據(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、冷水機組系統(tǒng)更簡單、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組系統(tǒng)中央空調(diào)差不多，但在運行費用、使用壽命、維護管理等方面具有明顯優(yōu)勢。因此對本工程食堂改造工程來說，變頻一拖多式空調(diào)系統(tǒng)無疑比集中式中央系統(tǒng)更適合。