空調(diào)冷源系統(tǒng)及熱回收系統(tǒng)的優(yōu)化設(shè)計(jì)

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1空調(diào)系統(tǒng)設(shè)計(jì)

1.1冷熱源設(shè)計(jì)

該工程空調(diào)計(jì)算冷負(fù)荷為1058kW，計(jì)算熱負(fù)荷為423kW。由于該項(xiàng)目的功能特性決定了其空調(diào)設(shè)備同時(shí)開啟的情況極少，故在冷熱源裝機(jī)容量的選擇上取同時(shí)使用系數(shù)為較小值，制冷時(shí)的同時(shí)使用系數(shù)約為0.8，制熱時(shí)約為0.6。由此，該工程選用了2臺60冷噸(211kW)的螺桿式水冷冷水機(jī)組(其中有1臺為熱回收型機(jī)組)、1臺120冷噸(422kW)熱回收型螺桿式水冷冷水機(jī)組作為冷源，集中放置于地下一層空調(diào)主機(jī)房。熱源選用2臺額定制熱量為130kW模塊式風(fēng)冷熱泵機(jī)組作為熱源，同時(shí)該風(fēng)冷熱泵機(jī)組可兼作過渡季節(jié)或夜間的極低負(fù)荷以及高峰負(fù)荷時(shí)的冷源。冷源系統(tǒng)的冷卻塔及風(fēng)冷模塊式熱泵機(jī)組放置于二層露天平臺處，水泵則統(tǒng)一置于地下一層主機(jī)房內(nèi)，方便集中統(tǒng)一管理。如圖1所示為空調(diào)冷熱源系統(tǒng)流程圖。

1.2空調(diào)水系統(tǒng)設(shè)計(jì)

結(jié)合本工程業(yè)主方的要求及整體管理水平，該空調(diào)水系統(tǒng)以方便有效的管理為原則，以合理的節(jié)能運(yùn)行為目的進(jìn)行設(shè)計(jì)。空調(diào)水系統(tǒng)采用分區(qū)兩管制，按照建筑功能，分為客房區(qū)域、餐飲區(qū)域及辦公會議區(qū)域。各區(qū)供冷/供熱轉(zhuǎn)換在主機(jī)房內(nèi)分集水缸的各環(huán)路總管上設(shè)手動蝶閥實(shí)現(xiàn)手動切換。空調(diào)冷卻水、冷凍水、供暖熱水系統(tǒng)均為水泵與主機(jī)一對一的一次泵定流量系統(tǒng)。冷凍水/冷卻水/供暖水系統(tǒng)均采用二管制異程式系統(tǒng)。冷凍水供回水溫度為7℃/12℃;冷卻水供回水溫度為32℃/37℃;供熱系統(tǒng)供回水溫度為45℃/40℃。

1.3熱回收系統(tǒng)設(shè)計(jì)

為了降低能耗，酒店建筑一般需要設(shè)計(jì)空調(diào)熱回收系統(tǒng)，利用回收其冷水機(jī)組的冷凝熱來獲得免費(fèi)的生活熱水，而廣東地區(qū)明確規(guī)定采用集中空調(diào)系統(tǒng)的大面積酒店建筑應(yīng)當(dāng)配套設(shè)計(jì)和建設(shè)空調(diào)廢熱回收利用裝置。本工程空調(diào)熱回收系統(tǒng)分別由1臺制冷量為60RT(211kW)的熱回收型螺桿式冷水機(jī)組和1臺制冷量為120RT(422kW)的熱回收型螺桿式冷水機(jī)組、2臺熱回收循環(huán)水泵以及2個梯級蓄熱水罐組成。空調(diào)熱回收熱水系統(tǒng)主要為該工程的客房區(qū)及廚房區(qū)提供生活熱水，同時(shí)綜合考慮了熱水管網(wǎng)的回水加熱循環(huán)。空調(diào)熱回收系統(tǒng)的設(shè)計(jì)熱水供/回水溫度為60℃/35℃。分別為冷凝熱回收系統(tǒng)流程圖(空調(diào)主機(jī)側(cè))及冷凝熱回收系統(tǒng)流程圖(水專業(yè)側(cè))。

2系統(tǒng)節(jié)能性分析

2.1冷源系統(tǒng)節(jié)能分析

該空調(diào)系統(tǒng)的冷源具有大小主機(jī)搭配、并且與風(fēng)冷熱泵機(jī)組互為備用，基本可以滿足該項(xiàng)目的各種不同運(yùn)行工況，同時(shí)有效避免了冷源容量配置過大，可降低初投資成本，其運(yùn)行也比較節(jié)能。

2.2空調(diào)水系統(tǒng)節(jié)能分析

空調(diào)水系統(tǒng)根據(jù)項(xiàng)目特點(diǎn)設(shè)計(jì)為分區(qū)兩管制系統(tǒng)，實(shí)現(xiàn)客房區(qū)及餐廳區(qū)不同時(shí)段冷熱負(fù)荷需求，在滿足實(shí)際需求的同時(shí)運(yùn)行更加節(jié)能。冷凍水泵、冷卻水泵及熱水泵與主機(jī)采用一對一的連接方式，以達(dá)到合理的流量分配及穩(wěn)定的運(yùn)行效果，同時(shí)采用定流量系統(tǒng)運(yùn)行，減少了系統(tǒng)控制的復(fù)雜性，運(yùn)行更加可靠，但是系統(tǒng)節(jié)能性相對變流量系統(tǒng)會差一些。

2.3熱回收系統(tǒng)節(jié)能分析

2.3.1熱回收的基本原理本工程的空調(diào)熱回收系統(tǒng)采用了回收冷水機(jī)組的冷凝熱。冷水機(jī)組冷凝熱回收系統(tǒng)就是把制冷循環(huán)中制冷工質(zhì)冷凝放熱過程釋放的熱量利用來制備生活熱水。由文獻(xiàn)及相關(guān)廠家的實(shí)際測試數(shù)據(jù)可知，標(biāo)準(zhǔn)測試條件下(熱水供回水溫度一般為55℃/30℃)冷水機(jī)組的顯熱回收量約為制冷量的12.5%～15%范圍內(nèi)，很多時(shí)候可按照15%計(jì)算。當(dāng)熱水的供回水工況與測試工況不一致時(shí)則需根據(jù)實(shí)際情況分析，具體方法可按照文獻(xiàn)的分析方法計(jì)算得出總熱回收量。

2.3.2熱回收系統(tǒng)設(shè)計(jì)分析由于傳統(tǒng)熱回收系統(tǒng)存在一系列的問題，故本文在文獻(xiàn)的熱回收系統(tǒng)基礎(chǔ)上進(jìn)行了以下幾點(diǎn)的優(yōu)化設(shè)計(jì)。

(1)為了減少熱水罐的蓄水時(shí)間以及為了避免進(jìn)水溫度對主機(jī)性能系數(shù)產(chǎn)生較大的影響，設(shè)計(jì)工況下的進(jìn)出水溫度為35℃/60℃，溫差25℃。

(2)蓄熱水罐采用立式水罐，更好的實(shí)現(xiàn)了水溫分層作用及熱水的梯級利用。

(3)本工程的熱回收系統(tǒng)考慮了熱水管網(wǎng)的回水加熱循環(huán)，更加充分地利用了冷水機(jī)組的冷凝熱，更加節(jié)能。

(4)控制方面，在熱回收系統(tǒng)的回水管上設(shè)置溫度傳感器，當(dāng)回水溫度超過58℃時(shí)，輸出信號關(guān)閉熱回收水泵，同時(shí)在用水點(diǎn)最遠(yuǎn)段的回水管上設(shè)置溫度傳感器，當(dāng)回水溫度低于55℃時(shí)，輸出信號開啟水專業(yè)的回水循環(huán)水泵。按照一臺120RT(422kW)的熱回收機(jī)組來分析，由文獻(xiàn)的計(jì)算方法可得，該熱回收機(jī)組的顯熱回收量為63.3kW，熱回收水流量為2.47m3/h，從而根據(jù)此水流量及25℃的設(shè)計(jì)供回水溫差即可求出總熱回收量為71.8kW，熱回收系統(tǒng)設(shè)計(jì)的總熱回收量為制冷量的17%左右。由此可知，供回水溫差越大，同等制冷量的情況下的熱回收量就越大，但相應(yīng)的對冷水機(jī)組的性能系數(shù)影響也就越大。由以上分析可知，熱回收系統(tǒng)的實(shí)際供回水工況是一直在不斷變化的，其熱回收量也是一個變數(shù)，嚴(yán)格來說分析一個工況范圍內(nèi)的熱回收量才更有參考價(jià)值，這部分還有待于下一步做更詳細(xì)的分析計(jì)算。

3總結(jié)

冷熱源系統(tǒng)是中央空調(diào)系統(tǒng)的核心部分，其能耗情況的關(guān)注應(yīng)當(dāng)放在首要地位，在實(shí)際工程的設(shè)計(jì)中應(yīng)該著重優(yōu)化設(shè)計(jì)。在酒店類型的建筑中，因有穩(wěn)定的熱水需求量，其中央空調(diào)系統(tǒng)中冷水主機(jī)側(cè)的熱回收設(shè)計(jì)是硬性要求，也是重要的節(jié)能手段，必須重視和落實(shí)。

作者：常先問 陳偉青 單位：中建三局一公司設(shè)計(jì)院機(jī)電事務(wù)所 廣州瀚華建筑設(shè)計(jì)有限公司