解读空调系统冷、热源选择——访中国航天建筑设计研究院曹伟生研究员

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作者：本刊记者　李春芳　　来源：未知　　日期：2004.08.13　


随着社会文明的发展、技术的进步和人们生活水平的提高，空调产品已成为各种建筑物不可或缺的系统和设备，尤其对一个现代建筑物来说，空调设备性能的优劣是直接影响建筑物使用经济效益的重要因素。
空调系统不仅占有较大的投资份额，同时也是建筑耗能大户。有关统计资料表明，其能耗约占建筑能耗的50%~60%，约占总能耗的15%~25%。空调能耗由三部分组成：冷热源设备能耗、末端设备能耗和辅助设备能耗。其中冷热源设备能耗约占空调能耗的50%~60%。可见，空调冷、热源系统的设计和冷、热源设备的选型直接关系到社会能源合理利用和人们生活环境质量改善的大问题。
自然界给予人类的能源形式丰富多彩，为我们进行空调系统冷、热源的选择提供了可能。那么在具体的工程设计中，我们该如何去选择，选择时又该注意些什么呢？中国航天建筑设计研究院曹伟生研究员将为您细细讲述。

冷、热源系统设计选型的原则
空调冷、热源系统的设计需遵循一个统一、两个选择和三个原则。所谓一个统一，是指能源的终端用户利益与社会和国家利益之间的协调统一；所谓两个选择是指能源形式的选择和能源利用方式（即设备类型）的选择；所谓三个原则，是指合理利用能源资源的原则、减少对环境影响的原则和技术经济合理可行的原则。
进行方案设计，首先应考虑空调工程的使用性质和具体使用要求，然后因地制宜，全面分析，按初投资、年运行费、能源供应、环境影响等因素，进行综合评价，选择能源结构合理、能源利用率高、对环境影响最小的设计方案。
方案比较是一项影响因素多、专业技术性强且复杂的工作。方案设计中必须综合考虑和运用诸多方面的技术知识，主要包括：国家的能源资源状况，国家的能源政策、法规和能源建设方针；相关设计标准、规范；提高能源利用率、节约能源的技术措施；各种冷、热源形式，各种能源转换设备的种类、工作原理、性能特点及其适用场合；冷、热源设计方案比较中采用的评价准则和指标；能源利用及冷热源设备的运行与环境的关系、保护环境的设计措施；冷、热源系统设计和冷、热源设备开发的新思路、新成果等。
因此，冷、热源系统的设计是一个多目标决策的过程。

各种冷、热源系统的能效特性
　　目前冷、热源设备的种类繁多，消耗的能源种类不同，工作原理各不相同，能效特性也各不相同。为了衡量各种设备的节能性，通常采用一次能源效率（在提供等量需求的条件下各不同设备消耗的能源折算成同一种一次能源的消耗比叫做一次能源效率，用符号OEER来表示）来进行比较。以下是根据当前各种相关设备的能源转换效率，通过理论计算，得出的几种类型冷、热源设备的OEER数据，供系统方案设计时进行能效特性比较参考。
冷、热源系统的部分负荷性能
建筑物的空调负荷是变化的，冷、热源所要提供的冷、热量在大多数情况下都小于设计最大负荷，冷（热）水机组在部分负荷下工作的效率都小于机组额定负荷运行时的效率。所以，在选择冷、热源设备时，应该重视机组的部分负荷性能。行业内，用符号IPLV来表示部分负荷性能系数。对空调用冷（热）水机组，美国暖通制冷学会的有关标准中给出了IPLV 的计算公式：
IPLV=0.17A+0.39B+0.33C+0.11D （kW/ kW）
式中 A、B、C、D分别为100%、75%、50%、25%负荷时机组的性能系数COP（或EER）。在进行方案设计时，可以参照该公式进行计算比较，但需要注意的是，该公式中的系数0.17、0.39、0.33、0.11是根据美国亚特兰大一座办公楼的冷、热源设备全年运行小时分布数据统计而得，实际上对于不同地区、不同建筑物、不同使用条件，系数的数值是不同的。
据有关资料介绍，IPLV值每提高0.1，在设备的经济寿命期内其节约的能耗费用就可达到其初投资的30%~45%。

冷、热源系统的寿命周期
设备的寿命周期是指所用的设备在不更换主要零、部、组件的情况下，能保证正常运行并确保使用性能及效果所能维持的使用时间。设备的寿命周期体现了产品的使用价值。产品的寿命周期包含物理寿命、折旧寿命、技术寿命、经济寿命等。有关统计资料提供的几种冷水机组的使用寿命如下：

冷、热源系统的投资费用
系统的投资费用，不仅取决于产品的报价，还与具体项目的能源增容费、配套设施费、水电气入网费、机房建设费、职业安全与卫生设施费、环境保护设施投资等有关，对于贷款建设项目，还要考虑贷款利息和还贷期限等动态因素，应具体分析计算。
仅就单位冷量设备比价而言，几种冷（热）源设备的排序（从大到小）大致如下：
风冷式冷（热）机组>直燃型溴化锂吸收式机组>水冷螺杆机组>蒸汽型溴化锂吸收式