论文部分内容阅读
山东省医药工业设计院 250013
提要：本文引用部分制冷设备资料介绍了空调系统冷热源选择，同时就业主感兴趣的几种方案作出了说明和比较，并简单介绍了工程投资。在冷热源选择的具体问题上，作者提出了一点个人的看法和意见。
关键词：冷热源；电制冷；地源热泵；吸收式机组
项目为医疗器械车间，洁净区建筑面积为4700m2，洁净级别为C（万）级，吊顶高度为3.2米。经过风量计算、负荷计算，车间洁净空调系统最大用冷量为3267kW，最大加热量为1899kW（折合0.2MPa蒸汽3.1t/h）。
项目设计初期，建设单位提出了车间空调系统冷、热源的选择问题，于是我们依据手头的设备样本数据及建设单位的使用意向对各类型冷、热源设备的运行费用做了一个比对。
随着暖通空调技术的深入发展，以消耗不同能源、采用不同供暖、制冷方式的空调系统在各个领域得到了越来越广泛的应用。不同的集中供热、制冷方式有不同的适应性，集中供热、制冷方式选择的是否合理将直接影响能源的利用和环境质量。制冷、供热方案应根据供冷、热要求（耗冷、热量，供冷、热方式，水温要求等）、工程建设地点的水源情况（水温、水质、水量等）以及电源、其他动力源筹备等方面进行技术经济比较。既要有较好的经济指标，又要考虑当地的可行性。经过与建设单位沟通，参考类似项目常用冷、热源方式，选择下列三种方式做运行费用的初步比对分析：
（1）、水冷螺杆冷水机组制冷+蒸汽加热
（2）、地源热泵系统
（3）、燃气型溴化锂冷（热）水机组
1、螺杆式冷水机组及燃气型溴化锂冷（热）水机组的优缺点
项目 螺杆式 溴化锂吸收式
动力源 电能 燃气
主要优点 1、与活塞式相比结构简单，运行部件少，无往复运动的惯性力，转速高，运转平稳，振动小。中小型密闭式机组的噪声较低，机组重量轻。
2、单机制冷量较大，由于缸内无余隙容积和吸、排气阀片，因此具有较高的容积效率。单级活塞式压缩比通常不大于10，且容积效率随压缩比的增加急剧下降。而螺杆式容积效率高，压缩比可达20，且容积效率的变化不大。COP高。多级压缩可用于冰蓄冷。
3、螺杆式易损件少，零部件仅为活塞式的十分之一，运行可靠，便于维修。
4、对湿冲程不敏感，允许少量液滴入缸，无液击危险。
5、调节方便，制冷量可通过滑阀进行无级调节。 1、加工简单，操作方便，制冷量调节范围大，可实现无级调节。
2、运动部件少，噪声低、振动小。溴化锂溶液无毒，对臭氧层无破坏作用。
3、直燃型吸收式制冷机由于与锅炉结合为一体，减少了许多中间环节，热效率提高。直燃型制冷机与单效蒸汽型和热水型比较，燃料消耗减少40%。机组可直接供冷与供热。一次投资、占地面积以及运行费用都比较少，安全性比锅炉高，没有锅炉要求严格。直燃型在部分负荷下运行时，相对应的热效率不会下降。其调节性能比电动式优越。
4、吸收式制冷的成本低，运行费用少。机房面积小，且能安装在户外。
5、制冷主机用电量较少，约为同等制冷量压缩式制冷主机用电量的二十分之一。因此适用于电力紧缺的地区。
主要缺点 1、单机容量比离心式小。
2、转速比离心式低。润滑油系统比较庞大和复杂，耗油量较大。噪声比离心式高（指大容量）。
3、部分负荷下的调节性能较差。 1、使用寿命比压缩式短。
适用范围 1、单机容量≤1758kW但不小于700kW。
2、有足够的电源。 1、单机容量在170～3490kW之间。
经过比对可以发现，在设备运行的可靠性、技术先进性、节能性、结构紧凑性、安装操作维修方便性、噪声振动性等方面，总的说来，螺杆式冷水机组在技术上比溴化锂吸收式冷水机组成熟可靠，在调试、运行维护方面比溴化锂吸收式机组方便；溴化锂吸收式冷水机组的一次能耗比电动式制冷机组高。由于不同的冷源设备具有各自不同的性能特点，各适用于一定的外部条件。在电力紧张地区，溴化锂吸收式机组可作为空调冷源的优先选择，其中直燃式机组一般采用轻柴油或城市煤气为燃料，污染物排放量小但燃料成本高。当环保要求高、地价昂贵、电力增容费较高、冬季需采暖、又经技术经济比较较为合理时，可采用直燃式机组。
2、各方案运行费用比较
因为洁净空调系统由较严格的温、湿度要求，夏季空气处理过程中表冷除湿后需经过再加热控制送风温、湿度，而冬季需加湿控制送风温、湿度。在以上三种冷、热源方案中均无法解决夏季再热和冬季加湿问题。这两个空气处理过程需另行考虑。
下表所列数据为上述三种方案满足空调冷、热负荷要求是设备耗电量及运行费用，依据下列基础数据得出：
工业用电价格：0.8174元/度，工业用蒸汽价格：218元/t，工业用天然气价格：3.61元/m3；夏季制冷系统运行时间为100天，每天工作16小时；冬季供热系统运行时间为140天，每天工作16小时。
序号 比较内容 水冷螺杆冷水机组制冷+蒸汽加热 地源热泵系统 燃气型溴化锂冷（热）水机组
1 制冷机台数 2 2 2
2 制冷量kW 1723.2 1720 1745
3 制冷耗电量kW 374.6 326.8 11.6
4 冷却水泵耗电量kW 45 30 45
5 冷却塔耗电量kW 11 0 11
6 冷冻水泵耗电量kW 45 45 37
7 制热量kW - 2122.6 1349
8 制热耗电量kW - 521.4 11.6
9 热水水泵耗电量kW - 30 18.5 10 制冷燃气耗量m3/h - - 127
11 制热燃气耗量m3/h - - 144
12 加热蒸汽耗量t/h 3.1 - -
13 夏季运行费用（元） 1244017 1050980.2 273600.13+1467104
14 冬季运行费用（元） 1513792 1091994.1 78731.97+2328883.2
15 合计（元） 2757809 2142974.3 4148319.3
从上表可知，以年运行费用进行比较，燃气型溴化锂冷（热）水机组制冷方案的年运行费用最高，水冷螺杆冷水机组制冷+蒸汽加热系统次之，地源热泵系统年运行费用最低。
3、结语
由以上分析可知，采用地源热泵系统，具有运行费用低、安全、环保的优势；但确定方案前仍需对工程建设地点进行详细的地质勘测，确保系统能安全、稳定的从地下提取冷、热量。
水冷螺杆冷水机组制冷+蒸汽加热系统虽然运行费用较高，但适用场合较多，厂区只要有电、有蒸汽即可。目前多数项目仍在继续使用这一方案。
燃气型溴化锂冷（热）水机组制冷方案运行费用最高，燃料消耗巨大，多数药厂都会受制于燃料问题。目前采用这一方案的项目较少。
平时工作中也会有个别项目因使用时间或系统较小等原因采用风冷热泵型直膨式单元机。这种情况比较特殊，系统冷热源都通过消耗电能来实现，能耗较大。这种系统更多的用在系统较小、厂区无蒸汽、不适宜使用冷水机组的场合，但室外机蒸发器与室内机距离不宜过远，一般一台室外机蒸发器只能供给一个送风系统，组成整体式机组。直接蒸发式表冷器不易调节，在大面积的车间洁净空调系统中不建议使用。
参考文献：
[1] 何青.中央空调常用数据速查手册.北京：机械工业出版社，2005.
[2] 清华大学，西安冶金建筑学院，同济大学，重庆建筑工程学院编.空气调节.北京：中国建筑工业出版社，1983.
[3] 电子工业部第十设计研究院.空气调节设计手册.北京：中国建筑工业出版社，2003.
[4] GB50736-2012，民用建筑供暖通风与空气调节设计规范.
[5] 卫生部令第79号，药品生产质量管理规范（2010年修订）.
提要：本文引用部分制冷设备资料介绍了空调系统冷热源选择，同时就业主感兴趣的几种方案作出了说明和比较，并简单介绍了工程投资。在冷热源选择的具体问题上，作者提出了一点个人的看法和意见。
关键词：冷热源；电制冷；地源热泵；吸收式机组
项目为医疗器械车间，洁净区建筑面积为4700m2，洁净级别为C（万）级，吊顶高度为3.2米。经过风量计算、负荷计算，车间洁净空调系统最大用冷量为3267kW，最大加热量为1899kW（折合0.2MPa蒸汽3.1t/h）。
项目设计初期，建设单位提出了车间空调系统冷、热源的选择问题，于是我们依据手头的设备样本数据及建设单位的使用意向对各类型冷、热源设备的运行费用做了一个比对。
随着暖通空调技术的深入发展，以消耗不同能源、采用不同供暖、制冷方式的空调系统在各个领域得到了越来越广泛的应用。不同的集中供热、制冷方式有不同的适应性，集中供热、制冷方式选择的是否合理将直接影响能源的利用和环境质量。制冷、供热方案应根据供冷、热要求（耗冷、热量，供冷、热方式，水温要求等）、工程建设地点的水源情况（水温、水质、水量等）以及电源、其他动力源筹备等方面进行技术经济比较。既要有较好的经济指标，又要考虑当地的可行性。经过与建设单位沟通，参考类似项目常用冷、热源方式，选择下列三种方式做运行费用的初步比对分析：
（1）、水冷螺杆冷水机组制冷+蒸汽加热
（2）、地源热泵系统
（3）、燃气型溴化锂冷（热）水机组
1、螺杆式冷水机组及燃气型溴化锂冷（热）水机组的优缺点
项目 螺杆式 溴化锂吸收式
动力源 电能 燃气
主要优点 1、与活塞式相比结构简单，运行部件少，无往复运动的惯性力，转速高，运转平稳，振动小。中小型密闭式机组的噪声较低，机组重量轻。
2、单机制冷量较大，由于缸内无余隙容积和吸、排气阀片，因此具有较高的容积效率。单级活塞式压缩比通常不大于10，且容积效率随压缩比的增加急剧下降。而螺杆式容积效率高，压缩比可达20，且容积效率的变化不大。COP高。多级压缩可用于冰蓄冷。
3、螺杆式易损件少，零部件仅为活塞式的十分之一，运行可靠，便于维修。
4、对湿冲程不敏感，允许少量液滴入缸，无液击危险。
5、调节方便，制冷量可通过滑阀进行无级调节。 1、加工简单，操作方便，制冷量调节范围大，可实现无级调节。
2、运动部件少，噪声低、振动小。溴化锂溶液无毒，对臭氧层无破坏作用。
3、直燃型吸收式制冷机由于与锅炉结合为一体，减少了许多中间环节，热效率提高。直燃型制冷机与单效蒸汽型和热水型比较，燃料消耗减少40%。机组可直接供冷与供热。一次投资、占地面积以及运行费用都比较少，安全性比锅炉高，没有锅炉要求严格。直燃型在部分负荷下运行时，相对应的热效率不会下降。其调节性能比电动式优越。
4、吸收式制冷的成本低，运行费用少。机房面积小，且能安装在户外。
5、制冷主机用电量较少，约为同等制冷量压缩式制冷主机用电量的二十分之一。因此适用于电力紧缺的地区。
主要缺点 1、单机容量比离心式小。
2、转速比离心式低。润滑油系统比较庞大和复杂，耗油量较大。噪声比离心式高（指大容量）。
3、部分负荷下的调节性能较差。 1、使用寿命比压缩式短。
适用范围 1、单机容量≤1758kW但不小于700kW。
2、有足够的电源。 1、单机容量在170～3490kW之间。
经过比对可以发现，在设备运行的可靠性、技术先进性、节能性、结构紧凑性、安装操作维修方便性、噪声振动性等方面，总的说来，螺杆式冷水机组在技术上比溴化锂吸收式冷水机组成熟可靠，在调试、运行维护方面比溴化锂吸收式机组方便；溴化锂吸收式冷水机组的一次能耗比电动式制冷机组高。由于不同的冷源设备具有各自不同的性能特点，各适用于一定的外部条件。在电力紧张地区，溴化锂吸收式机组可作为空调冷源的优先选择，其中直燃式机组一般采用轻柴油或城市煤气为燃料，污染物排放量小但燃料成本高。当环保要求高、地价昂贵、电力增容费较高、冬季需采暖、又经技术经济比较较为合理时，可采用直燃式机组。
2、各方案运行费用比较
因为洁净空调系统由较严格的温、湿度要求，夏季空气处理过程中表冷除湿后需经过再加热控制送风温、湿度，而冬季需加湿控制送风温、湿度。在以上三种冷、热源方案中均无法解决夏季再热和冬季加湿问题。这两个空气处理过程需另行考虑。
下表所列数据为上述三种方案满足空调冷、热负荷要求是设备耗电量及运行费用，依据下列基础数据得出：
工业用电价格：0.8174元/度，工业用蒸汽价格：218元/t，工业用天然气价格：3.61元/m3；夏季制冷系统运行时间为100天，每天工作16小时；冬季供热系统运行时间为140天，每天工作16小时。
序号 比较内容 水冷螺杆冷水机组制冷+蒸汽加热 地源热泵系统 燃气型溴化锂冷（热）水机组
1 制冷机台数 2 2 2
2 制冷量kW 1723.2 1720 1745
3 制冷耗电量kW 374.6 326.8 11.6
4 冷却水泵耗电量kW 45 30 45
5 冷却塔耗电量kW 11 0 11
6 冷冻水泵耗电量kW 45 45 37
7 制热量kW - 2122.6 1349
8 制热耗电量kW - 521.4 11.6
9 热水水泵耗电量kW - 30 18.5 10 制冷燃气耗量m3/h - - 127
11 制热燃气耗量m3/h - - 144
12 加热蒸汽耗量t/h 3.1 - -
13 夏季运行费用（元） 1244017 1050980.2 273600.13+1467104
14 冬季运行费用（元） 1513792 1091994.1 78731.97+2328883.2
15 合计（元） 2757809 2142974.3 4148319.3
从上表可知，以年运行费用进行比较，燃气型溴化锂冷（热）水机组制冷方案的年运行费用最高，水冷螺杆冷水机组制冷+蒸汽加热系统次之，地源热泵系统年运行费用最低。
3、结语
由以上分析可知，采用地源热泵系统，具有运行费用低、安全、环保的优势；但确定方案前仍需对工程建设地点进行详细的地质勘测，确保系统能安全、稳定的从地下提取冷、热量。
水冷螺杆冷水机组制冷+蒸汽加热系统虽然运行费用较高，但适用场合较多，厂区只要有电、有蒸汽即可。目前多数项目仍在继续使用这一方案。
燃气型溴化锂冷（热）水机组制冷方案运行费用最高，燃料消耗巨大，多数药厂都会受制于燃料问题。目前采用这一方案的项目较少。
平时工作中也会有个别项目因使用时间或系统较小等原因采用风冷热泵型直膨式单元机。这种情况比较特殊，系统冷热源都通过消耗电能来实现，能耗较大。这种系统更多的用在系统较小、厂区无蒸汽、不适宜使用冷水机组的场合，但室外机蒸发器与室内机距离不宜过远，一般一台室外机蒸发器只能供给一个送风系统，组成整体式机组。直接蒸发式表冷器不易调节，在大面积的车间洁净空调系统中不建议使用。
参考文献：
[1] 何青.中央空调常用数据速查手册.北京：机械工业出版社，2005.
[2] 清华大学，西安冶金建筑学院，同济大学，重庆建筑工程学院编.空气调节.北京：中国建筑工业出版社，1983.
[3] 电子工业部第十设计研究院.空气调节设计手册.北京：中国建筑工业出版社，2003.
[4] GB50736-2012，民用建筑供暖通风与空气调节设计规范.
[5] 卫生部令第79号，药品生产质量管理规范（2010年修订）.