某冰场空调设备型式对比分析报告.docx

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某冰场空调设备型式对比分析报告

XX交通枢纽

城市综合体中地块项目

冰场空调设备型式

对比分析报告

二零一四年五月二十六日

修订

日期

描述

0

二零一四年五月二十六日

第一次发行

1.前言

XX综合体项目位于XXXX，是一个集住宅、办公楼和商业为一体的综合性建筑。

项目包括三个地块，西地块为建筑面积474,768m2的住宅、中地块为建筑面积为224,625m2的商业+办公，东地块为建筑面积为115,754m2的商业+办公。

中地块商业的1#N裙楼四层设有一处室内冰场，总面积约为1,800m2，其中冰场面积为950m2，后勤面积850m2。

按业主要求本报告将对冰场空调机组的不同方案进行分析和比较，供业主参考及决策。

2.分析依据及基础数据

2.1空调系统设计之参考依据

Ø《公共建筑节能设计标准》GB50189-2005

Ø《民用建筑采暖通风与空气调节设计规范》GB50736-2012

Ø《江苏省民用建筑节能设计标准》DGJ32（J96）-2010

Ø美国ASHRAEHandbook设计手册

2.2室外设计参数

参考苏州市的气象参数，昆山市室外参数，按下表1、表2所示（参数取自《民用建筑供暖通风与空气调节设计规范》GB50736-2012）：

表1昆山地区夏季室外设计参数

干球温度（℃）

湿球温度（℃）

大气压力（hPa）

室外平均风速（m/s）

空气调节参数

34.4

28.3

1024.1

3.5

通风参数

31.3

－

－

－

表2昆山地区冬季室外设计参数

干球温度（℃）

室外相对湿度（%）

大气压力（hPa）

室外平均风速（m/s）

空气调节参数

-2.5

77

1003.7

3.5

通风参数

3.7

－

－

－

2.3室内设计参数

表3室内设计参数

区域

面积

温/湿度（℃/%）

人员密度

人员负荷

新风量

灯光负荷

设备负荷

m2

3-10月

12月、1月、2月

显热/潜热

W/人

m3/hr/人

W/m2

W/m2

冰场

950

24/55

18/50

5m2/人

145/262

30

10

30

备注：

冰场开放时间暂按每天10：

00~22：

00（共12小时），全年开放考虑。

2.4

围护结构热工参数

围护结构的热工参数值按ACO建筑施工图中相关数据确定，汇总如表4所示：

表4围护结构热工参数

传热系数W/（m2•K）

屋面

0.57

外墙（包括非透明幕墙）

0.80

底部自然通风的架空楼板

0.74

外窗（包括透明幕墙）

（西向）

2.7

0.48（遮阳系数SC）

3.空调设备选择的考虑因素

3.1.室内空气湿度控制的考虑

湿空气遵循温度高的空气中的水蒸气将向温度低的地方迁移的规律运动；由于室内冰场冰面面积大，而且温度低，其具有很强的除湿效应。

若冰场区域内的空气处理不好，相对湿度过高，湿空气中的水蒸气将会以水滴或雾状的状态产生在冰面上，给制冰系统增加额外的负荷；同时此现象往往会被操作人员误认为冰面融化而降低供给冰面的载冷介质的温度，从而降低制冰设备的效率，消耗更多的电能。

另外室内空气湿度过高，冰场附近的墙壁及天花会发霉，严重影响室内美观。

因此，冰场对空气湿度控制要求非常重要，相对其他空调区域要求更为严格。

3.2.可选的空调设备型式

冰场空调须有效的湿度控制，在部分运行时间下需要除湿后再热，根据这一空气处理特点，有以下两种可选的空调设备型式方案：

a）方案一：

空气处理机组+辅助再热系统

b）方案二：

直接蒸发式空调热泵机组

4.两种不同方案的技术特点分析

4.1方案一：

空气处理机组+辅助再热系统

4.1.1系统主要构成

由整个项目的中央冷、热源结合电加热段提供空气处理机组空调冷冻水、采暖热水、冷冻除湿及空气再热，系统采用“结露点控制（Dewpointcontrol）”原理，以达到控制室内温湿度在设计范围内的要求。

具体各功能段详见“系统构成图”所示。

4.1.2工作原理：

夏季与过渡季节工况时，室外新风与室内回风混合，混合后的空气经过冷冻盘管降低出风温度，并将空气中多余的含湿量凝结为冷凝水，从而降低室内空气含湿量，达到控制冰场空气湿度的目的。

由于冷冻除湿后出风温度低于空调机组的设计出风温度，而夏季及过渡季节中央热源不开启，需再通过电加热盘管加热，达到送风温度后再送入室内。

冬季工况下，利用室外干冷的新风与室内空气混合，从而达到除湿的目的。

送入空调箱的新风量由室外和室内空气的含湿量确定。

在冬季室外设计条件下所需新风量大于室内设计新风量，因此需对此额外的新风量进行加热。

具体空气处理的过程详见“附件1：

全年空气处理过程焓湿图”。

4.1.3

系统构成图如下图所示

空气处理机组各段说明：

混风段

送风初效过滤段

送风中效过滤段

中央冷冻水冷冻段

电加热段

中央热水加热段

风机段

4.1.4

机组配置表

经计算，空气处理机组各功能段的参数如下表所示：

数量

风量（m3/h）

台

送风量

新风量

2

16500

3000/9000

A.送风机

风量（m3/h）

风压（Pa）

16500

400

B.回风机

风量（m3/h）

风压（Pa）

15000

200

C.中央冷冻水冷冻段

制冷量（kW）

进出水温（℃）

进风参数（℃）

出风参数（℃）

122.1

6/13

DB：

25.5

DB：

12.5

WB：

20

WB：

11.6

D.电加热段

制热量（kW）

进风参数（℃）

出风参数（℃）

36.8

DB：

12.5

DB：

19.5

WB：

11.6

WB：

14.5

E.中央热水加热段

制热量（kW）

进出水温（℃）

进风参数（℃）

出风参数（℃）

56.0

60/45

DB：

5.15

DB：

15.1

WB：

2.42

WB：

8.8

注：

1、送风空气过滤器初效为G4，中效为F6。

4.2方案二：

直接蒸发式空调热泵机组

4.2.1系统主要构成：

直接蒸发式空调热泵机组，是组合了直接蒸发式机组及空气处理机组的一体化设备（自身既是冷热源设备，同时又是空气处理设备），并增设辅助冷冻水盘管作冷冻预处理，及辅助热水盘管用于冬季加热空气。

具体各功能段详见“系统构成图”所示。

4.2.2工作原理：

夏季与过渡季节工况时，混合后的空气经过冷冻水盘管与直接蒸发式冷盘管降低出风温度，并将空气中多余的含湿量凝结为冷凝水，从而降低室内空气含湿量，达到控制冰场空气湿度的目的。

由于冷冻除湿后出风温度低于空调机组设计出风温度，需利用回收的冷凝器热量，加热空气至设计出风温度要求，然后送至室内。

上述工况时，直接蒸发式热泵机组所提供的制热量按空气除湿再热的需求考虑，并以此确定直接蒸发式冷盘管的制冷量，总制冷量的不足由中央冷冻水盘管补足。

冬季工况下利用室外干冷的新风与室内空气混合对多余湿量进行稀释，从而达到除湿的目的。

送入空调箱的新风量由室外和室内空气的含湿量确定。

在冬季室外设计条件下所需新风量大于室内设计新风量，因此需对此额外的新风量进行加热。

具体空气处理的过程详见“附件1：

全年空气处理过程焓湿图”

4.2.3

系统构成图如下图所示

空气处理机组各段说明：

混风段

送风初效过滤段

送风中效过滤段

蒸发式冷冻段

中央冷冻水冷冻段

蒸发式再热段

中央热水加热段

风机段

4.2.4

机组配置表

经计算，直接蒸发式空调热泵机组各功能段的参数如下表所示：

数量

风量（m3/h）

台

送风量

新风量

2

16500

3000/9000

A.送风机

风量（m3/h）

风压（Pa）

16500

400

B.回风机

风量（m3/h）

风压（Pa）

15000

200

C.蒸发式冷冻段

制冷量（kW）

冷媒温度（℃）

进风参数（℃）

出风参数（℃）

37.3

5

DB：

22.5

DB：

12.5

WB：

17.4

WB：

11.6

D.中央冷冻水冷冻段

制冷量（kW）

进出水温（℃）

进风参数（℃）

出风参数（℃）

122.1

6/13

DB：

31.5

DB：

16.0

WB：

27.4

WB：

15.1

E.蒸发式再热段

制热量（kW）

冷媒温度（℃）

进风参数（℃）

出风参数（℃）

44.8

60

DB：

12.5

DB：

20.5

WB：

11.6

WB：

15.1

F.中央热水加热段

制热量（kW）

进出水温（℃）

进风参数（℃）

出风参数（℃）

56.0

60/45

DB：

5.15

DB：

15.1

WB：

2.42

WB：

8.8

G.直接蒸发式室外机

直接蒸发式室外机

COP

冷媒

≥3.2

R407C

注：

1、送风空气过滤器初效为G4，中效为F6。

5.两种不同方案的运行费用分析

对于两种不同方案全年的运行费用经计算，结果如下，详见的计算过程详见“附件2：

全年运行费用分析比较表”

方案一的全年运行费用：

约36万元

方案二的全年运行费用：

约27万元

6.结论及建议

由以上分析可以看出：

a）技术方面，两个方案均可以满足本项目空气处理的需求。

b）运行费用方面，“方案一”采用空气处理机组方式，利用中央冷热水进行空气处理，以达到设计要求。

但由于夏季时段没有中央热水，需要增设辅助电加热设备，运行费用稍高。

c）而“方案二”则采用了整体式的直接蒸发式的空调热泵机组，可利用机组本身的冷凝热回收来作为再热段，提供空气再热需求。

采用此种方式，机组的年运行费用方面要低于“方案一”。

d）对于设备的初投资成本，建议征询造价工程师的意见。