舒适性空调冷热源系统方案选择及应用

摘要：随着生活水平的提高，人们对生活工作环境的要求也越来越高，舒适性和节能也越来越被大家关注。怎样在满足人们舒适性要求的同时，又能减少能耗和环境污染有着重要的意义。

关键词：舒适性、节能、意义

一、舒适性空调系统的冷热源

1、舒适性空调系统的冷源

1.1按冷却方式：可分为风冷、水冷、风冷加水冷结合方式。

1.2按压缩机工作原理可分为容积型和速度型：

在容积型制冷压缩机中，一定容积的制冷剂干蒸气被吸入到压缩机内，在压缩机内被强制压缩，导致气体压力上升，上升到排气压力时，气体被强制排出。因而，容积型制冷压缩机的吸排气过程一般是间歇进行，不是连续稳定的。容积型压缩机有两种结构形式：往复式（活塞机）和回转式，回转式又可根据压缩机的结构特点分为滚动转子式、滑片式、涡旋式、螺杆式（包括单螺杆和双螺杆）。

在速度型制冷压缩机中，气体压力的上升是由气体的速度转化而来，即先使吸入的制冷剂干蒸气获得一定的高速，然后速度减缓，动能转化为压力能使压力升高，而后排出。速度型制冷压缩机中的压缩过程是连续的，其流动是稳定的。主要指离心压缩机。

1.3按能量转换方式：可分为蒸气压缩式和吸收式。蒸气压缩式制冷靠消耗电能转换为制冷压缩机做功从而将低温物体的热量传递给高温物体。吸收式制冷靠消耗热能将低温物体的热量传递给高温物体。

2、舒适性空调系统的热源

热源的种类有热电站、区域锅炉房（热网）、直燃型溴化锂吸收式冷热水机组、热泵、小型锅炉。

二、冷热源设备的特点

2.1 水冷蒸气压缩式冷水机组是将压缩机、冷凝器、蒸发器、贮液器、油分离器、干燥过滤器、节流装置、电控装置等整装于一体；具有结构紧凑、整体性好、接管简单、造价低、设备运行安全、可靠性高、制冷效果稳定等诸多优点。蒸发器有干式和满液式之分：干式蒸发器制冷剂走管程，冷媒走壳程；满液式蒸发器制冷剂走壳程，冷媒走管程。干式蒸发器制冷剂充灌量小，满液式蒸发器制冷剂充灌量大。空调工况下，采用满液式蒸发器的制冷机组能效比高于干式蒸发器。

2.2 热泵冷热水机组

热泵冷热水机组分为空气源热泵机组及水地源热泵机组。风冷蒸气压缩式冷热水机组是以风冷冷凝器及冷却风机取代水冷机组中的冷却水系统的设备及管路系统。与水冷机组相比，风冷机组可以安装于室外空地，建构筑物屋面，无需设置专用制冷机房，系统更简单。缺点是价格高于同等制冷量水冷机组，制冷性能系数低于水冷机组，制冷出力受室外空气状态参数影响较大。水源热泵机组是以向地表水或地下水排热或吸热的方式实现制冷制热。水源热泵系统根据与水源的换热方式的不同，可以分为闭式系统和开式系统。地源热泵机组又称为土壤源热泵机组，它是一种利用地下土壤能源资源作为热泵冷、热源的热泵系统。由于地下土壤温度全年相对稳定，地源热泵的性能系数高于空气源热泵，具有明显的节能效果。而且埋地换热器无需除霜，可减少冬季除霜的能耗。

2.3 溴化锂吸收式冷（热）水机组

吸收式制冷就是利用制冷工质在较低温度下被吸收剂吸收形成二元溶液，加热升温后制冷工质又从溶液中逸出的特性，通过对溶液加热来完成制冷工质的压缩过程。溴化锂吸收式制冷机主要有以下几类：1）采用低品位热能的单效型溴化锂吸收式制冷机，通常采用0.03～0.15MPa（表压）的饱和蒸汽或85℃以上的热水为能源。2）双效型溴化锂吸收式制冷机，通常采用0.4～0.8MPa（表压）的饱和蒸汽作为热源。3）直燃型溴化锂吸收式冷（热）水机组，以燃油、燃气为热源，兼具锅炉的功能和制冷机的功能，一机多用，能单独或同时实现制冷、制热，还可以提供生活热水。

2.4 制冷剂直接蒸发式空调系统

制冷剂直接蒸发式空调系统是空调房间的负荷由制冷剂直接负担的系统。制冷系统的蒸发器或冷凝器直接从空调房间吸收（或放出）热量。最常见的机组型式有：房间空调器系统、单元式空调机系统、变制冷剂流量空调系统、水环热泵空调系统。

2.5 蓄冷空调系统

蓄冷空调主要有冰蓄冷和水蓄冷两种方式，与水蓄冷相比冰蓄冷具有如下特点：蓄冷密度大，蓄冷温度几乎恒定，体积只有水蓄冷的几十分之一，便于储存，对蓄冷槽或罐的要求较低，占用的空间小，容易做成标准化；制冷设备与管路系统比水蓄冷复杂；制冷机组出水温度较低，性能系数减小。满足以下几个条件可考虑采用蓄冷空调系统：1）实行分时电价政策，且峰谷电价差大于3倍以上。2）空调负荷主要集中于白天，晚上22：00以后没有负荷或负荷很小。

三、舒适性空调冷热源系统的方案选择原则

作为空调系统中最重要设备冷热源的选择，在方案设计阶段就应该重点考虑。根据《民用建筑供暖通风与空气调节设计规范》GB50736-2012；《工业建筑供暖通风与空气调节设计规范》GB50019-2015中冷源与热源章节中的一般规定：供暖空调冷源与热源应根据建筑物规模、用途、建设地点的能源条件、结构、价格以及国家节能减排和环境政策的相关规定等，通过综合论证确定，并应符合下列规定：

1、有可供利用的废热或工业余热的区域，热源宜采用废热或工业余热，当废热或工业余热的温度较高、经技术经济论证合理时，冷源宜采用吸收式冷水机组作为冷源、废热或工业余热作为空调热源。

2、在技术经济合理的情况下，冷、热源宜利用浅层地能、太阳能、风能等可再生能源。当采用可再生能源受到气候等原因的限制无法保证时，应设置辅助冷、热源。

3、附近有长期稳定、充足的江、河、湖、海、浅层地下水等天然水资源，或有工业废水、热电厂冷却水、污水处理厂等排出的再生水资源可以利用，且水温适宜时，宜采用地表水水源热泵系统供冷和供热；经技术经济论证认为合理且能确保100℅回灌时，可采用地下水水源热泵系统。

4、电力供应充足，无其它废热及余热可供利用、可再生能源利用条件不充分时，可采用电动压缩式冷水机组或变制冷剂流量（VRV）空调系统供冷。

除吸收式冷水机组外，其它冷水冷源均可归结于电动压缩式冷水机组。电动压缩式冷水机组具有能效比高，布置方式灵活，布置位置不受限制等诸多优点，成为大中型空调系统的首选。

5、天然气供应充足的地区，当建筑的电力负荷、热负荷和冷负荷能较好匹配、能充分发挥冷、热、电联产系统的能源综合利用效率并经济技术比较合理时，宜采用分布式燃气冷热电三联供系统。

6、进行空气调节，且各房间或区域负荷特性相差较大，需要长时间地向建筑物同时供热和供冷，技术经济比较合理时，宜采用水环热泵空调系统供冷、供热。

7、在执行分时电价、峰谷电价差较大的地区，经技术经济比较，采用低谷电价能够明显起到对电网“削峰填谷”和节省运行费用时，宜采用蓄能系统供冷供热。

8、夏季室外空气设计露点温度较低的地区，可采用直接蒸发冷却空调器、间接蒸发冷却空调器、间接蒸发冷却冷水机组、空气源冷水机组、制冷剂直接蒸发式空调系统。在中国广大的西北地区以及陕西、山西、内蒙等部分地区均有良好的应用前景。

当前空调冷热源技术呈现出日趋多元化的趋势，能源利用途径、品种数量和利用效率都大大提高，但各种冷热源设备的能源转换差别很大，能源品种主要还是集中在常规能源方面，主要以电力为主。当前冷热源的研究和利用呈现出以下几个特点：1）分别向大型化和小型化两个极端发展，大型化如离心式冷水机组、小型化如VRV系统。2）能源利用率和转化率提高，空调制冷设备的能效比、热源设备的能源转化效率不断提高。3）高环保性：对设备的运行噪音、运行效率、能源转化效率的要求不断提高。4）热源品位趋低：低品位热能、废热、余热等低品位热能的开发利用日益成为热能应用的热点。5）冷热源设备向智能化、信息化、网络化发展，设备日益向傻瓜化、无人值守、远程监控、故障自动监测报警、故障自动诊断方向发展。

参考文献：

1、《民用建筑供暖通风与空气调节设计规范》GB50736-2012

2、《工业建筑供暖通风与空气调节设计规范》GB50019-2015