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摘要：暖通能源消耗占比重较大，目前人们对环保意识的加深，暖通系统设计更趋理性。如何以更经济、合理的设计，让空调系统性能得到充分发挥，是每一位设计师较为关注的问题之一。本文根据笔者多年的设计经验，对空调冷热能源的选择及冷热源系统设计进行探讨。
关键词：空调冷热源；系统设计
前言
空调在我国的使用量不断增加，特别是商业建筑，其能源消耗更是高于发达国家的30%，因此，我国的能源消耗情况严峻，在空调系统设计上，我们不断寻找最佳的方案，以最大程度减少能源的损耗。以下就某项目冷热源系统的设计进行探索。
一、常见冷热源方案
方案一：电制冷+市政热网（蒸汽换热）
本方案夏季由常规电制冷冷水机组提供空调冷源（冷却塔冷却），冬季由市政热网提供蒸汽，经汽水换热器换热后提供空调热源。该方案对于有过渡季供热、分租户计量、生活热水要求的建筑不适用。
方案二：电制冷+市政热网（热水换热）
本方案夏季由常规电制冷冷水机组提供空调冷源（冷却塔冷却），冬季由市政热网提供热水，经水水换热器换热后提供空调热源。该方案对于有过渡季供热、分租户计量、生活热水要求的建筑不适用。
方案三：电制冷+燃气热水机组
本方案夏季由常规电制冷冷水机组提供空调冷源（冷却塔冷却），冬季由燃气热水机组提供空调热源。该方案适合电力及燃气资源充足、附近没有市政热网、全年有供冷、供热要求的建筑。
方案四：燃气直燃溴化锂冷、温水机组
本方案夏季由直燃溴化锂冷、温水机组为空调系统提供冷源，冬季及过渡季由直燃溴化锂冷、温水机组为空调系统提供热源，同时三用型机组可提供全年生活热水，两用机可配置燃气热水机组提供生活热水。该方案最适合没有市政热网或电力紧张地区的大型建筑。
方案五：蒸汽溴化锂冷、温水机组
本方案夏季由蒸汽溴化锂冷、温水机组为空调系统提供冷源，冬季及过渡季由蒸汽溴化锂冷、温水机组为空调系统提供热源，同时三用型机组可提供全年生活热水。该方案最适合附近存在市政蒸汽管网且蒸汽价格低廉或电力紧张地区的大型建筑。
方案六：地源热泵
本方案冬季以地下土壤作为空调供热低温热源，夏季则利用地下土壤作为热汇，冬季取热、夏季放热，对地下土壤储热型利用。该方案适合占地面积较大，附近没有市政热网，且电力资源充足的建筑，可耦合冷却塔、燃气锅炉，平衡地源侧取、放热量，属于可再生能源利用，具有示范作用。
二、空调冷热能源的选择
空调的冷（热）水机组使用的的主要能源有电能、蒸气、燃油、燃气与高温热水等，以下将对这些能源的种类进行分析。
（一）电能能源
电能是当前大多数空调冷热水机组的常用能源。例如活塞式、离心式以及风冷热泵型等的消耗能源都是电能，电能凭借着其高效、清洁、便捷的特点，受到人们的广泛应用。
（二）蒸汽
利用蒸气作为制冷的主要能源多是蒸型溴化锂吸收式冷水机组，一般都是以双效吸收式占绝大部分。蒸汽也可以认为是集中空调热水系统的常用方式，压力应控制在0.6Mpa之下，60℃的热水可以通过汽—水换热器得到。而这些蒸汽多是由一些工程生产工艺所得，例如燃气锅炉、城市热网等等。
（三）燃油与燃气
直燃型溴化锂吸收式机组会主要采用这两种能源。燃油有轻柴油与重油，而燃气以人工煤气与天然气为主。
（四）热水
热水多是由城市热风，也是集中空调热水系统的热源广泛应用的能源，它的具有能量高，效率高的特点。
设计实例分析
某星级酒店位于市区，地下2层，地上22层，地下层为车库及设备房，一层为大堂、酒吧及配套服务房，二、三层为办公区，四、五层设置大空间办公区，6-22层为客房，总建筑面积为17602.19m2，建筑高度为79.40m。
根据建筑功能和《公共建筑节能设计标准》的相关要求计算，酒店的最大空调冷负荷为为3655kW；酒店的最低耗热量为7452 kW，其中空调的热负荷为4332kW、生活热水热负荷为3120 kW。
（一）、空调冷热源方案
1）冷热源的选择原则
空调冷热源设备的选择应根据建筑物的空调规模、用途、冷热负荷以及工程所在地的能源结构、价格、政策导向和环境保护等因素，进行经济技术的综合比对论证来确定。
2）方案比选
由于酒店所需要蒸汽量尚未确定，本文暂不涉及蒸汽锅炉水设备。根据业主要求，本项目空调采用四管制系统。相对于两管制系统只能供冷或供热的局限性，四管制可以同时满足用户供冷和供热的需求，多用于舒适性要求较高的豪华场所。为此，本项目需冷源和热源同时运行，以满足同时制冷和供热要求。
本工程规划用地紧张，建筑功能复杂，建设标准要求高，在冷热源系统方案阶段，拟定多种冷热源组合方式进行比对。
由于该项目可利用面积狭小，地质条件较复杂，无法满足地埋管要求，且周边存在高密度居民区打井取水以及回灌存在安全隐患，因此地（水）源热泵系统被否定。
由于风冷式冷水机组存在噪音问题，有可能影响周边住宅区环境，存在发生纠纷的隐患，因此风冷式冷水机组被否定。
鉴于用地周边有完善的市政热网、电网和燃气管网，结合项目地域特点、建筑功能及业主方提出的要求，最后拟定四套空调冷、热源方案在技术和经济两方面做出分析，即电动压缩式冷水机组+燃气热水锅炉、电动压缩式冷水机组+市政热网+燃气热水锅炉、溴化锂吸收式冷（热）水机组+燃气热水锅炉和溴化锂吸收式冷（热）水机组+市政热网。
本项目属于商业用电，采用10KV供电，东营地区全年综合电价为0.7339元/KWh。该地区商业用天然气价格为2.80元/m3。 方案一：电动压缩式冷水机组+燃气热水锅炉冷热源系统
根据空调系统计算冷负荷，中央空调集中制冷站拟初选用2台400冷吨水冷离心式冷水机组，1台250冷吨水冷螺杆式冷水机组，提供总制冷量3692kW（1050冷吨），以满足酒店所有的空调冷负荷要求。空调冷源系统主要设备配置包括离心式冷水机组、螺杆式冷水机组、冷水泵、冷却水泵、分集水器和冷却塔等。
根据本项目空调系统冬季热负荷及生活热水需要，拟选用2台额定输出热量为2.8MW的天然气热水锅炉及1台额定输出热量为2.1MW的天然气热水锅炉，提供95℃ /70℃高温热水。热源系统主要设备配置包括燃气热水锅炉、热水循环泵、板式换热器、定压补水泵、软化水装置和软化水箱等设备。
方案二：电动压缩式冷水机组+市政热网+燃气热水锅炉冷热源系统
冷源配置同方案一；根据本项目冬季空调系统热负荷需求及市政热网条件，拟选用两台板式换热器为酒店空调供热。市政一次侧热水供回水温为110/70℃，酒店空调热水供回水温为60℃/50℃；另设2台额定输出热量为2.8MW的燃气热水锅炉做为过渡季空调采暖系统和生活热水系统热源。
方案三；溴化锂吸收式冷（热）水机组+燃气热水锅炉冷热源系统
考虑到降低冷水系统电力装机容量，减少空调冷源系统用电消耗并兼顾冬季供热，中央空调冷热源系统拟选用2台578冷吨直燃溴化锂吸收式冷温水机组（兼做热源），提供总制冷量4070kW（1157冷吨），以满足空调冷负荷要求；并提供生活热水热量1400kW1400，由于不满足生活热水3120kW的需要，需另设一台2.1MW的燃气热水锅炉，供回水温度为95℃/70℃，以满足生活热水要求。
冬季，加大型直燃气额定制热量1570kW，进水温度为50℃/60℃，提供总供热量3140Kw，提供生活热水热量1400Kw，由于两台直燃溴化锂机组不能满足冬季总热量的需求，需为生活热水配置2.1MW燃气热水锅炉作为热源，以满足冬季空调热负荷及生活热水要求。空调冷热源系统主要设备配置包括溴化锂吸收式冷（热）水机组、燃气热水锅炉、冷水泵、锅炉热水循环泵、空调热水循环水泵、板式换热器、冷却塔等。
方案四：溴化锂吸收式冷（热）水机组+市政热网+燃气热水锅炉冷热源系统
夏季（过渡季）冷热源系统拟用2台578冷吨直燃溴化锂吸收式冷热水机组（兼做热源），提供总制冷量4070kW（3140kW）以满足空调冷负荷要求；并提供生活热水热量1400 kW，为满足生活热水所需3120 kW的热量要求，需另设一台2.1MW的燃气热水锅炉，以满足生活热水要求。
冬季，采用市政热网为热源，热网供回水温度110/70℃，拟选用两台板式换热器为空调供热。空调二次侧热水供回水温度为60℃/50℃。空调热源系统主要设备配置参考方案三。
三、空调冷热源方案分析比较
1）初投资分析
根据本项目空调系统冷、热负荷及主要设备择型，可初步确定不同形式空调冷热源方案的主要设备投资，分析结果如表1所示。
关键词：空调冷热源；系统设计
前言
空调在我国的使用量不断增加，特别是商业建筑，其能源消耗更是高于发达国家的30%，因此，我国的能源消耗情况严峻，在空调系统设计上，我们不断寻找最佳的方案，以最大程度减少能源的损耗。以下就某项目冷热源系统的设计进行探索。
一、常见冷热源方案
方案一：电制冷+市政热网（蒸汽换热）
本方案夏季由常规电制冷冷水机组提供空调冷源（冷却塔冷却），冬季由市政热网提供蒸汽，经汽水换热器换热后提供空调热源。该方案对于有过渡季供热、分租户计量、生活热水要求的建筑不适用。
方案二：电制冷+市政热网（热水换热）
本方案夏季由常规电制冷冷水机组提供空调冷源（冷却塔冷却），冬季由市政热网提供热水，经水水换热器换热后提供空调热源。该方案对于有过渡季供热、分租户计量、生活热水要求的建筑不适用。
方案三：电制冷+燃气热水机组
本方案夏季由常规电制冷冷水机组提供空调冷源（冷却塔冷却），冬季由燃气热水机组提供空调热源。该方案适合电力及燃气资源充足、附近没有市政热网、全年有供冷、供热要求的建筑。
方案四：燃气直燃溴化锂冷、温水机组
本方案夏季由直燃溴化锂冷、温水机组为空调系统提供冷源，冬季及过渡季由直燃溴化锂冷、温水机组为空调系统提供热源，同时三用型机组可提供全年生活热水，两用机可配置燃气热水机组提供生活热水。该方案最适合没有市政热网或电力紧张地区的大型建筑。
方案五：蒸汽溴化锂冷、温水机组
本方案夏季由蒸汽溴化锂冷、温水机组为空调系统提供冷源，冬季及过渡季由蒸汽溴化锂冷、温水机组为空调系统提供热源，同时三用型机组可提供全年生活热水。该方案最适合附近存在市政蒸汽管网且蒸汽价格低廉或电力紧张地区的大型建筑。
方案六：地源热泵
本方案冬季以地下土壤作为空调供热低温热源，夏季则利用地下土壤作为热汇，冬季取热、夏季放热，对地下土壤储热型利用。该方案适合占地面积较大，附近没有市政热网，且电力资源充足的建筑，可耦合冷却塔、燃气锅炉，平衡地源侧取、放热量，属于可再生能源利用，具有示范作用。
二、空调冷热能源的选择
空调的冷（热）水机组使用的的主要能源有电能、蒸气、燃油、燃气与高温热水等，以下将对这些能源的种类进行分析。
（一）电能能源
电能是当前大多数空调冷热水机组的常用能源。例如活塞式、离心式以及风冷热泵型等的消耗能源都是电能，电能凭借着其高效、清洁、便捷的特点，受到人们的广泛应用。
（二）蒸汽
利用蒸气作为制冷的主要能源多是蒸型溴化锂吸收式冷水机组，一般都是以双效吸收式占绝大部分。蒸汽也可以认为是集中空调热水系统的常用方式，压力应控制在0.6Mpa之下，60℃的热水可以通过汽—水换热器得到。而这些蒸汽多是由一些工程生产工艺所得，例如燃气锅炉、城市热网等等。
（三）燃油与燃气
直燃型溴化锂吸收式机组会主要采用这两种能源。燃油有轻柴油与重油，而燃气以人工煤气与天然气为主。
（四）热水
热水多是由城市热风，也是集中空调热水系统的热源广泛应用的能源，它的具有能量高，效率高的特点。
设计实例分析
某星级酒店位于市区，地下2层，地上22层，地下层为车库及设备房，一层为大堂、酒吧及配套服务房，二、三层为办公区，四、五层设置大空间办公区，6-22层为客房，总建筑面积为17602.19m2，建筑高度为79.40m。
根据建筑功能和《公共建筑节能设计标准》的相关要求计算，酒店的最大空调冷负荷为为3655kW；酒店的最低耗热量为7452 kW，其中空调的热负荷为4332kW、生活热水热负荷为3120 kW。
（一）、空调冷热源方案
1）冷热源的选择原则
空调冷热源设备的选择应根据建筑物的空调规模、用途、冷热负荷以及工程所在地的能源结构、价格、政策导向和环境保护等因素，进行经济技术的综合比对论证来确定。
2）方案比选
由于酒店所需要蒸汽量尚未确定，本文暂不涉及蒸汽锅炉水设备。根据业主要求，本项目空调采用四管制系统。相对于两管制系统只能供冷或供热的局限性，四管制可以同时满足用户供冷和供热的需求，多用于舒适性要求较高的豪华场所。为此，本项目需冷源和热源同时运行，以满足同时制冷和供热要求。
本工程规划用地紧张，建筑功能复杂，建设标准要求高，在冷热源系统方案阶段，拟定多种冷热源组合方式进行比对。
由于该项目可利用面积狭小，地质条件较复杂，无法满足地埋管要求，且周边存在高密度居民区打井取水以及回灌存在安全隐患，因此地（水）源热泵系统被否定。
由于风冷式冷水机组存在噪音问题，有可能影响周边住宅区环境，存在发生纠纷的隐患，因此风冷式冷水机组被否定。
鉴于用地周边有完善的市政热网、电网和燃气管网，结合项目地域特点、建筑功能及业主方提出的要求，最后拟定四套空调冷、热源方案在技术和经济两方面做出分析，即电动压缩式冷水机组+燃气热水锅炉、电动压缩式冷水机组+市政热网+燃气热水锅炉、溴化锂吸收式冷（热）水机组+燃气热水锅炉和溴化锂吸收式冷（热）水机组+市政热网。
本项目属于商业用电，采用10KV供电，东营地区全年综合电价为0.7339元/KWh。该地区商业用天然气价格为2.80元/m3。 方案一：电动压缩式冷水机组+燃气热水锅炉冷热源系统
根据空调系统计算冷负荷，中央空调集中制冷站拟初选用2台400冷吨水冷离心式冷水机组，1台250冷吨水冷螺杆式冷水机组，提供总制冷量3692kW（1050冷吨），以满足酒店所有的空调冷负荷要求。空调冷源系统主要设备配置包括离心式冷水机组、螺杆式冷水机组、冷水泵、冷却水泵、分集水器和冷却塔等。
根据本项目空调系统冬季热负荷及生活热水需要，拟选用2台额定输出热量为2.8MW的天然气热水锅炉及1台额定输出热量为2.1MW的天然气热水锅炉，提供95℃ /70℃高温热水。热源系统主要设备配置包括燃气热水锅炉、热水循环泵、板式换热器、定压补水泵、软化水装置和软化水箱等设备。
方案二：电动压缩式冷水机组+市政热网+燃气热水锅炉冷热源系统
冷源配置同方案一；根据本项目冬季空调系统热负荷需求及市政热网条件，拟选用两台板式换热器为酒店空调供热。市政一次侧热水供回水温为110/70℃，酒店空调热水供回水温为60℃/50℃；另设2台额定输出热量为2.8MW的燃气热水锅炉做为过渡季空调采暖系统和生活热水系统热源。
方案三；溴化锂吸收式冷（热）水机组+燃气热水锅炉冷热源系统
考虑到降低冷水系统电力装机容量，减少空调冷源系统用电消耗并兼顾冬季供热，中央空调冷热源系统拟选用2台578冷吨直燃溴化锂吸收式冷温水机组（兼做热源），提供总制冷量4070kW（1157冷吨），以满足空调冷负荷要求；并提供生活热水热量1400kW1400，由于不满足生活热水3120kW的需要，需另设一台2.1MW的燃气热水锅炉，供回水温度为95℃/70℃，以满足生活热水要求。
冬季，加大型直燃气额定制热量1570kW，进水温度为50℃/60℃，提供总供热量3140Kw，提供生活热水热量1400Kw，由于两台直燃溴化锂机组不能满足冬季总热量的需求，需为生活热水配置2.1MW燃气热水锅炉作为热源，以满足冬季空调热负荷及生活热水要求。空调冷热源系统主要设备配置包括溴化锂吸收式冷（热）水机组、燃气热水锅炉、冷水泵、锅炉热水循环泵、空调热水循环水泵、板式换热器、冷却塔等。
方案四：溴化锂吸收式冷（热）水机组+市政热网+燃气热水锅炉冷热源系统
夏季（过渡季）冷热源系统拟用2台578冷吨直燃溴化锂吸收式冷热水机组（兼做热源），提供总制冷量4070kW（3140kW）以满足空调冷负荷要求；并提供生活热水热量1400 kW，为满足生活热水所需3120 kW的热量要求，需另设一台2.1MW的燃气热水锅炉，以满足生活热水要求。
冬季，采用市政热网为热源，热网供回水温度110/70℃，拟选用两台板式换热器为空调供热。空调二次侧热水供回水温度为60℃/50℃。空调热源系统主要设备配置参考方案三。
三、空调冷热源方案分析比较
1）初投资分析
根据本项目空调系统冷、热负荷及主要设备择型，可初步确定不同形式空调冷热源方案的主要设备投资，分析结果如表1所示。