第2章冷热源工程课件

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1、12.1 空调冷热源的选择原则 作为空调系统中最重要设备之一的冷热源，在工程设计方案阶段就应考虑。冷热源的选择依据不仅包括系统自身的要求，而且还要涉及到所在地区的能源结构、价格、政策导向、环境保护等。1）热源应优先采用城市、区域供热或工厂余热。2）在有燃气供应时，尤其是在实行分季计价、价格优廉的地区，可采用燃气锅炉、机组等供冷、供热。3）若无上述热源和气源时，可采用燃煤、燃油锅炉供热，电动压缩式冷水机组供冷或燃油吸收式机组供冷、供热。4）根据建筑物全年空调负荷分布规律和制冷机部分负荷下的调节特性系数，合理选择制冷机的机型、台数和调节方式，提高制冷系统在部分负荷下的运行效率，以降低全年总能耗。5

2、）夏热冬冷地区、干旱缺水地区的中、小型建筑，可采用空气源热泵或地下埋管式地源热泵冷（热）水机组供冷、供热。6）当有天然水等资源可利用时，可采用水源热泵冷（热）水机组供冷、供热。7）在峰谷电价差较大的地区，利用低谷电价时段蓄冷（热）有显著经济效益时，可采用蓄冷（热）系统供冷（热）。8）在大型的商业或公共建筑群，有条件时宜采用热、电、冷联产系统或集中供冷、供热站。9）保护大气臭氧层，避免产生温室效应，积极采用HFC以及HCFC类替代制冷剂。2冷热水机组的性能系数1.制冷性能系数 开启式制冷压缩机的制冷性能系数COP是指某一工况下，制冷压缩机的制冷量与同一工况下制冷压缩机轴功率的比值 封闭式制冷压缩

3、机的制冷性能系数COP是指某一工况下，制冷压缩机的制冷量与同一工况下制冷压缩机的输入功率的比值2.制热性能系数 开启式压缩机在热泵循环工作时，其制热性能系数COP是指某一工况下，制冷压缩机的制热量与同一工况下制冷压缩机轴功率的比值 封闭式压缩机在热泵循环工作时，其制热性能系数COP是指某一工况下，制冷压缩机的制热量与同一工况下制冷压缩机轴功率的比值kWkWPeCOP/0kWkWPinCOP/0kWkWPinhCOPh/kWkWPehCOPh/32.2 冷热水机组的主要性能比较空调工程中常用的冷热水机组的机型有：1.往复活塞式冷水机组2.螺杆式冷水机组3.离心式冷水机组4.蒸汽溴化锂双效吸收式冷

4、水机组5.直燃型溴化锂双效吸收式冷热水机组6.风冷热泵型冷热水机组7.机组的应用性能主要包括：制冷量范围、性能系数、调节特点等2.2.1 活塞式冷水机组 是一种最早用于空调工程中的机型。结构紧凑、占地面积小、操作简单、管理方便等，可为空调系统提供512左右的冷水，适用于负荷比较分散的建筑群以及制冷量小于580kW的中小型空调系统。1.单机制冷量 最大制冷量约为1160kW，为扩大制冷量，一台冷水机组可以选用多台压缩机组装在一起，构成多机头冷水机组。目前，国内最多有配置8台压缩机的机组，机组制冷量达900kW。2.机组的性能评价 国家标准GB/T 18430.1-2001 中规定，制冷量大于11

5、6kW的水冷式机组，性能系数COP不应低于3.6kW/kW，风冷式机组的COP不应低于2.57kW/kW 3.能量调节 制冷量调节靠调节压缩机台数过压缩机气缸的上载或卸载，有级调节。41 蒸发器 2 冷凝器 3 压缩机52.2.2 螺杆式冷水机组 结构紧凑、运行平稳，冷量能无级调节，节能性好，易损件少。适用于制冷量在5801163kW的高层建筑、宾馆、饭店、医院、科研院所等大、中型空调制冷系统。1.单机制冷量典型的制冷量范围为7001000kW。2.性能评价 国家标准GB/T 18430.1-2001 中规定，水冷式机组，制冷量大于230kW，性能系数不应低于3.85kW/kW。3.能量调节通

6、过调节压缩机的排气量来调节制冷量，主要靠压缩机的能量调节机构来实现；多机头机组的能量调节还可由增减压缩机的运行台数来实现。4.应用工况范围蒸气压缩循环冷水（热泵）机组 工商业用和类似用途的冷水（热泵）机组（GB/T18430.1-2001）规定的螺杆式冷水机组变工况性能温度条件见下表功能室内侧换热器室外侧换热器冷热水水冷式风冷式蒸发冷却式进口水温出口水温进口水温出口水温干球温度湿球温度干球温度湿球温度制冷51515.533214315.527制热40501521721672.2.3 离心式冷水机组 结构紧凑、质量轻、运转平稳、振动小、噪声较低、能实现无级调节，适用于制冷量于1163kW的大中型

7、建筑物，如：宾馆、剧院、博物馆、商场、高层建筑、写字楼等大中型空调制冷系统。1.单机制冷量制冷量在1000kW以上。2.性能评价 国家标准GB/T 18430.1-2001 中规定，水冷式机组，制冷量大于230kW，性能系数不应低于4.7kW/kW。3.能量调节1）变速调节改变压缩机的转速来调节排气量。此种方法调节最经济，但必须在电动机转速可变时才能采用。2）进口节流调节改变进口截止阀的开度开调节排气量。3）进口导流叶片调节用设置在压缩机叶轮前的进口导流叶片，使进口气流产生旋转，从而使叶轮加给气流的动能发生改变。4）冷凝器冷却水量调节通过调节冷却水量来改变制冷剂的冷凝温度，实现制冷量的调节5）

8、旁通调节也称反喘振调节，即通过进、排气管之间设置的旁通管和旁通阀，使一部分高压气体旁通返回压缩机进气管。4.应用工况范围同螺杆式冷水机组。81 离心式压缩机 2 电动机 3 冷凝器 4 蒸发器 5 仪表箱 92.2.3 溴化锂吸收式冷（热）水机组可分为：蒸汽型冷水机组、热水型冷水机组、直燃型冷热水机组，其中蒸汽型和直燃型应用得更为广泛。1.性能评价 公共建筑节能设计标准（GB 50189-2005）5.4.9规定：蒸汽、热水型溴化锂吸收式冷水机组和直燃型溴化锂吸收式冷（温）水机组应选用能量调节装置灵敏、可靠的机型，在名义工况下的性能参数应符合下表的规定。机型名义工况性能参数冷（温）水进/出口温

9、度冷却水进/出口温度蒸汽压力MPa单位制冷量蒸汽耗量kg/kWh性能系数W/W制冷制热蒸汽双效18/130.80.251.4012/70.41.311.28直燃供冷12/730/351.10供热出口600.90101高压发生器2低压发生器3冷凝器4蒸发器5吸收器6蒸发器泵7抽气装置8发生器泵9吸收器泵10 低温换热器11 调节阀12 高温换热器112.能量调节由安装在从吸收器到发生器去的稀溶液管路上的三通阀来完成的，可实现10%100%范围内制冷量的无级调节。3.使用工况范围下表摘自GB/T 18431-2001参数名义工况使用范围参数名义工况使用范围冷水出口温度7510蒸汽压力MPa0.10

10、.080.12108130.250.200.301313180.40.350.45冷却水进口温度30(32)24340.60.500.65冷却水流量（）100601200.80.650.852.2.5 风冷热泵型冷（热）水机组 在我国夏热冬冷地区的中、小型工程乃至大型工程中被广泛地应用。1.特点1）使用方便，只需接上电源和空调水管，不需要水冷却系统，即冷却塔、冷却水泵及冷却管路。122）不需要燃料输送管道和输送费用3）运行管理简单4）机组的价格较水冷机组和相同容量的制热设备贵2.性能分析1）按我国制定的标准，风冷热泵冷热水机组的额定制冷量指室外温度为35，出水温度为7时的制冷量。制冷量随冷水温

11、度的提高而增加，并随室外温度的升高而减少。2）按我国标准，机组的额定制热量指室外空气干球温度为7，湿球温度为6，出水温度为45时的制热量。制热量随出水温度上升和室外温度下降而减少。此时还必须考虑周期除霜。3）机组生产厂提供的机组制热量均为瞬时制热量，并未计入除霜所引起的热量损失。为此，风冷热泵冷热水机组冬季的制热量，应根据室外空调计算温度修正系数和除霜修正系数按下式计算：0.80.921)C6C7(kW21，二次取每小时除霜一次取机组除霜修正系数，按产品样本选取；干球温度时的修正系数使用地区室外空调计算湿球温度球温度标准工况：室外空气干量产品样本中的瞬时制热机组制热量，KKqQKqKQ132.

12、3 空调冷热源能源的选择1.能源的种类1）电源目前，空调冷热水机组的能源绝大部分是电能。据估计，电动型机组在我国空调机型中占70%以上。电能是一种清洁、高品位能源，使用方便，机组能效比与自动化程度高。、注意鼓励采用冰蓄冷系统。2）蒸汽可用于蒸汽型溴化锂吸收式冷水机组。还可用于集中式空调热水系统的热源。3）燃油与燃气主要用于直燃型溴化锂吸收式机组。4）热水此处的热水主要指热网提供的高温热水，作为热水供热。2.冷热源的选择考虑1）工程的能源条件各地方、各工程的能源条件是不一样的，甚至差异很大，其中包括各地的能源政策、能源的价格，能源供应的可靠性等。在确定空调冷热源时，必须以具体工程的能源背景为基础

13、，进行技术经济比较。电能 燃气 燃油 蒸汽2）环境保护涉及建筑外环境与内环境。温室气体、噪声、废热 142.4 冷（热）水机组的配置1.负荷特点 空调系统的冷热负荷是空调设备，包括冷热水机组选择、配置的依据。不同性质、不同类别的工程有着不同的负荷特点。1）旅馆建筑的最大负荷一般在傍晚或晚上2）办公建筑的室内负荷相对稳定3）体育馆与剧院等的负荷更为集中因此，如何配置机组，使它的冷热量不仅能满足最大负荷的需要，而且始终能与部分负荷相匹配，让机组在较高的效率下运行。2.机组台数与单机容量 为了保证系统可靠地运行以及适应空调负荷的变化，机组宜配置多台。只有在很特殊的情况，如工程较小、机房面积不够，或投

14、资有困难时，才考虑只设一台机组，且优先考虑多机头机组。当选用多台机组时，单机容量是否需要相同，主要根据系统负荷的情况，尤其是最小当选用多台机组时，单机容量是否需要相同，主要根据系统负荷的情况，尤其是最小负荷值来定。负荷值来定。如：有3台同容量机组，当负荷减小到只需运行一台机组时，机组仍具有较高的效率，那么3台同容量机组视为合理；反之，当负荷减小到对一台机组而言为很低的负荷率，在此负荷率下机组的运行效率很低，甚至不能正常运行时，则宜配置一台能较好匹配最小负荷的机组在办公楼中，在正常下班时间后，总是有少数人会滞留一段时间，此时的负荷一般占满负荷值很小的比例，若单机容量配置偏大，离心式机组会出现喘振

15、，其他形式的机组也会出现不稳定运行工况。153.不同能源机组的匹配 在当前各地能源结构差异较大、能源价格很复杂的情况下，选择单一能源的机组有时会受到制约或未必合理。如：1）全部采用电驱动冷水机组，电力应受到限制，或电压等级将因此提高以及变压器容量因此增大造成不经济2）当有廉价蒸汽、燃气或燃油，由溴化锂吸收式冷热水机组承担主要冷热负荷，但在某一时段又有较小冷负荷，若另配小容量电动机组效率更高时3）当配以两种能源的机组认为系统运行更可靠时162.5 制冷机房冷（热）负荷的计算制冷机房冷（热）负荷的计算根据空调需要的冷负荷，计算出制冷机房设计的最大冷负荷、平均小时冷负荷，作为选择冷水机组类型、台数及

16、确定制冷机房规模的依据。因此对各种冷负荷应进行细致分析研究。（1）根据各用户的冷负荷曲线相加，得到总冷负荷曲线，其最大值和平均值乘以冷量损耗系数，即得制冷机房的最大计算冷负荷和平均冷负荷。其中应注意常年负荷与季节性负荷的区别，特别是过渡季节的冷负荷影响设备的选型。（2）冷量损耗系数考虑制冷装置和冷水系统的冷量损失概略计算时，氟利昂直接蒸发式系统 1.051.10 间接式系统 1.101,15 2.6 冷（热）水机组等设备类型及台数的确定冷（热）水机组等设备类型及台数的确定1 有关规定有关规定（1）一般空调用制冷机不考虑备用，台数不宜过多，并应与供冷负荷变化情况及运行调节要求相适合，即应能适应空

17、调负荷全年变化规律当生产工艺有特殊要求必须连续运行的系统，可设置备用制冷机组（2）制冷量为5801750kW的制冷机房，当选用活塞式或螺杆式制冷机组时，其台数不宜少于2台（3）中大型制冷机房，当选用1160kW的一台或多台离心式制冷机组时，宜同时设置12台制冷量小的压缩式制冷机组，以适应低负荷运转时的需要17各种水冷式冷水机组单机制冷量适用范围 表4.3-8 单机名义工况制冷量（kW）压缩机机型116活塞式、涡旋式116700活塞式螺杆式7001054螺杆式10541758螺杆式离心式1758离心式2 机组主要性能参数机组主要性能参数（1）机组名义工况（额定工况）用作比较机组性能的工作条件，一

18、般是根据气候条件和大多数机组的使用条件规定的温度条件我国GB/T18430.1和GB/T18430.2规定的蒸气压缩循环制冷（热泵）机组的名义工况为：18名义工况时的温度条件（C）项目使用侧热源侧（或放热侧）冷热水水冷式风冷式进口水温出口水温进口水温出口水温干球温度湿球温度制冷127303535热泵制热4045157762）大气压力为101kPa3）使用侧和水冷热源侧污垢系数为0.086m2C/kW（2）机组名义工况的主要性能参数1）名义制热量在规定的名义制热工况下，测试得到的制热量，kW2）名义制冷量在规定的名义制冷工况下，测试得到的制冷量，kW3）名义总消耗电功率在规定的名义制热（制冷）工

19、况下，测试得到的机组总消耗电功率，kW4）名义工况性能系数在规定的名义工况下，机组的制冷量（制热量）除以总消耗电功率得到的比值，kW/kW我国GB/T18430.1和GB/T18430.2规定了机组名义工况制冷性能系数不得低于下表的数值19名义工况的制冷性能系数COP 表4.3-5压缩机类型螺杆式机组制冷量（kW）116116230230水冷式3.653.753.85风冷式2.462.552.64压缩机类型活塞式机组制冷量kW50116116水冷式3.63.6风冷式2.482.57205）水侧阻力在规定的名义工况下，按照GB/T18430.1和GB/T18430.2规定的测试方法，测得的机组冷

20、（热）水侧和冷却水侧的压力损失，kPa（3）机组设计工况或使用工况的主要性能参数1)机组设计工况或使用工况下的制冷（热）量和耗功率应根据设计工况或使用工况（主要指冷（热）水出水温度、冷却水进水温度或室外侧换热器进风空气参数），按机组变工况性能表、变工况性能曲线或变工况性能修正系数确定，生产厂家在产品样本中提供如上数据，如样本中没有可向厂家索取。2)根据设计工况或使用工况下的制冷（热）量和耗功率可计算该工况的性能系数3)水侧污垢系数修正注：风冷热泵冷热水机组还需考虑化霜修正 压缩机类型离心式机组制冷量kW11631163水冷式4.54.7风冷式213.计算实例计算实例某银行办公楼，地面七层，无地

21、下层。建设单位要求办公楼为冷暖舒适性空调，但无机房位置，仅二层有局部屋面可供利用。经详细负荷计算，办公楼夏季空调冷负荷为570.3kW，要求冷水供水温度7，回水温度12；冬季空调热负荷为280.1kW，要求热水供水温度45，回水温度40。办公楼建筑物所在地水、电齐备，而距城市天然气管网较远，试选择空调冷热源设备。解：1.冷热源选择据已知条件，该工程宜选用风冷热泵冷热水机组作为空调冷热源，因为1）该市属夏热冬冷地区，建筑物冷热负荷比例和气候条件均适合于使用风冷热泵冷热水机组2）该建筑为办公用房，一般夜间不工作，因此，冬季供热时，机组效率高3）机组可安装在屋面上，不需要室内机房，且只需供电就可运行

22、，节约初投资2.机组设计工况下的总装机容量 由于空调做过详细负荷计算，机组又安装二层的局部屋面，所以机组设计工况下的总装机容量按计算的空调冷热负荷确定，不作任何附加，即夏季为570.3kW，冬季为280.1kW3.机组台数选择 据冷热负荷比例，为节省机组的投资，也为了方便吊装机组到屋面，可考虑用一台风冷热泵冷热水机组和一台风冷冷水机组作为空调冷热源4.机组选型 据机组冬季和夏季设计工况下的容量，初选国内某厂生产的螺杆式风冷热泵冷热水机组一台，螺杆式风冷冷水机组一台22机型选择原因如下：1)风冷机组夏季运行冷凝温度高，电耗大，应选用性能系数高的机组。由表4.3.5知，在风冷机组中，螺杆式的性能系

23、数较高2）由产品性能表知，风冷热泵机组名义工况制冷量为301.2kW，输入功率为114.3kW；风冷机组名义工况制冷量为313.8kW，输入功率为114.3kW，由此可计算出两台在名义工况下的制冷性能系数分别为：风冷热泵机组：COP301.2/114.3=2.64kW/kW 风冷机组：COP=313.8/114.3=2.75kW/kW与国家现行蒸气压缩循环冷水（热泵）机组 工商业用和类似用途的冷水（热泵）机组（GB/T 18430.1-2001）标准对照，COP值均能满足大于和等于2.64的要求；3)机组采用优质的半封闭螺杆式制冷压缩机，且四通换向阀，单向阀，外平衡式热力膨胀阀均为名牌产品，因

24、此，机组性能好，运转可靠4）轴流风机为名牌专业厂生产，噪声低5）微电脑控制机组进行合理化霜，可提高供热效率6）每台机组均有四档能量调节，可适应负荷变化5.所选机组设计工况下的性能参数1）设计工况 由已知条件可知，机组侧换热器，夏季进水温度为12，出水温度为7；冬季进水温 度40，出水温度45。查采暖通风与空气调节设计规范（GB 50019-2003）附录可知，该市夏季空调室外计算干球温度为36.5；冬季空气调节室外计算干球温度为2。考虑到银行办公楼一般白天工作，据调查，该市冬季白天的气温一般不低于5，因此，取风冷热泵冷热水机组冬季空气侧换热器的进风温度为5232）所选机组设计工况下的性能参数

25、机组夏季设计工况为水侧换热器出口温度7，空气侧换热器进风温度36.5，由样本查得制冷量修正系数为0.979 风冷热泵冷热水机组冬季设计工况为水侧出水温度45，空气侧进风温度5，由样本查得制热量修正系数为0.93 由机组样本冷量、热量、输入功率性能表，查得风冷热泵机组，夏季设计工况输入功率116.4kW，冬季设计工况输入功率107.1kW 两台机组设计工况下主要性能参数如下：风冷热泵冷热水机组：制冷量：0301.20.979=294.9kW 制热量：据该市的气候条件，机组白天运行，取每小时化霜一次，则 hqK1K2331.30.930.9277.3kW 制冷输入功率：Pin116.4kW 制热输

26、入功率：Pin107.1kW 制冷性能系数：COP0294.9/116.4=2.53kW/kW 制热性能系数：COPh277.3/107.1=2.59kW/kW 风冷冷水机组：制冷量：0313.80.979=307.2kW 制冷输入功率：Pin116.4kW 制冷性能系数：COP0307.2/116.4=2.64kW/kW3）机组名义工况符合国家现行标准，可不必对冷（热）量和输入功率进行污垢系数修正。据以上分析和计算可知，所选机组夏季设计工况下的总制冷量为602.1kW，冬季设计工况下的制热量为277.3kW，能满足空调对冷热源的要求24某综合大楼，裙楼为商场，塔楼为写字间。写字间为冷暖舒适性

27、空调，商场仅夏季供冷降温，经详细负荷计算，整撞大楼夏季空调冷负荷为4455kW（其中商场2475kW，写字间1980kW），冬季写字间空调负荷为725kW。夏季空调要求的冷水供水温度为7，回水温度为12。大楼所在地电、天然气、自来水供应充足，价格合理，且地下层可提供冷热源机房。通过经济技术比较，建设单位确定采用电力压缩式冷水机组为空调冷源，燃气热水机为空调热源，试选择电动压缩式冷水机组。解1.电动压缩式冷水机组设计工况的总装机容量 据已知条件，空调做过详细负荷计算，冷热源机房设在大楼地下室，管线不长，所以电动压缩式冷水机组设计工况下的总装机容量，按计算的空调冷负荷确定，不作任何附加，即4455

28、kW2.电动压缩式冷水机组台数选择 该工程考虑如下原因，选用两台机组1）该工程负荷不太大，因为4455kW2）商场和写字间使用时间有所差异，写字间是工作日白天使用，商场夜间和双休日均需营业，因此，宜按裙楼和塔楼各选一台机组，既可相互兼顾使用，又有利于机组的维护保养3）从经济角度出发，机房不宜占用过多的有效建筑面积3.电动压缩式冷水机组机型选择该工程初选国内某厂生产的封闭型离心式冷水机组两台25机型选择原因如下：1）据以上确定的机组为两台，每台容量均在1758kW以上，按表4.3-8推荐，宜选用离心式冷水机组；2）由厂家样本知，一台机组名义工况制冷量为1934kW，电功率为384kW；另一台机组

29、名义工况制冷量为2460kW，电功率为485kW，由此，可计算出两台机组名义工况下的制冷性能系数为COP1=1934/384=5.05kW/kWCOP2=2460/485=5.07kW/kW与国家现行蒸气压缩循环水（热泵）机组 工商业用和类似用途的冷水（热泵）机组（GB/T 18430.1-2001）标准对照，COP值均大于4.7kW/kW。属合格产品3）所选机组可利用进口导叶在较宽的范围内对制冷量进行调节，适应负荷的变化，部分负荷性能系数高4）机组采用的工质为HFC-134a，对大气臭氧层无消耗，符合国家环保政策5）机组价格适中4.所选机组设计工况下的性能参数1）设计工况 由已知条件，机组蒸

30、发器的进水温度为12，出水温度为7。查采暖通风与空气调节设计规范（GB 50019-2003）附录，该市夏季空气调节室外计算湿球温度为27.3，当采用机械通风冷却塔的循环冷却水系统时，冷却塔的出水温度可在夏季空气调节室外计算湿球温度上增加一个未充分冷却的附加安全性，该值可取为34。冷却塔进出水温差取5。于是机组冷凝器的进水温度可取为31，出水温度为36。26精品课件精品课件！27精品课件精品课件！282）所选机组设计工况下的性能参数由厂家样本性能表得出：第一台机组：制冷量：1953kW 输入功率：384kW冷水流量：336.1m3/h 冷水压力降：41.8kPa冷却水流量：404.9m3/h 冷却水压力降：39.1kPa COP1953/384=5.09kW/kW 第二台机组：制冷量：2490kW 输入功率：486kW冷水流量：428.4m3/h 冷水压力降：72.2kPa冷却水流量：516.1m3/h 冷却水压力降：67.4kPa COP2490/486=5.12kW/kW 3）由样本知所选机组使用侧和水冷式热源侧污垢系数均为0.086m2/kW,其冷量和功率均可不必修正 据以上分析和选择可知，所选机组能满足空调对冷源的要求，并有较好的经济性和调节性能。