电制冷与直燃机.docx
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电制冷与直燃机
一、工程概况
冷热源是空调系统的重要组成部分，其设计合理与否，直接影响空调系统的使用效果、运行的经济性、使用的可靠性等问题。
大楼总建筑面积约60000M2，建筑物夏季总冷负荷约为750万大卡，冬季热负荷约为450万大卡，卫生热水热量约95万大卡（流量约为60M3/H）。
系统的冷热源有多种选择，现提供二个方案供参考，方案一是采用电制冷机组配锅炉作为冷热源；方案二是采用一机三用的直燃式冷水机组作为冷热源；
二、电制冷机组配锅炉空调系统简介
用电制冷机组配锅炉作冷热源已有约一百年的历史，是目前最常用的一种空调系统冷热源方式。
这种方案的特点是技术成熟，运行稳定可靠。
据统计95%以上的空调用户选用电制冷方式，使用电制冷方式是大势所趋。
1、主机配置
中央空调主机采用电制冷机组配锅炉，离心式冷水机组夏季供冷，锅炉供卫生热水并且冬季采暖；辅助配套设备有冷却塔、冷冻水泵、冷却水泵、板式换热器等。
2、系统优点：
1初投资低；
2使用可靠，故障率低，日常维护量极小；
3水冷机组自动化程度高,部分负荷调节方便,可以很好地适应大楼的负荷变化。
4冷水机组均能在单机最佳工况区域内工作,具有较好的满负荷效率和部分负荷效率,自动化程度高,调节方便,机组之间具备很好的兼备性，系统运行费用低；
5噪音小、振动低，无污染；
6过渡季节只开一台锅炉供卫生热水，节能效果明显；
7冷却塔、冷却水泵比直燃机系统小20%左右，节能又节省初投资。
3、系统缺点：
1机组数量多，占地面积大；
三、直燃式冷水机组空调系统简介
直燃式冷水机组是上个世纪50年代研发出来的，由于这种产品以油或气作能源，因此产品能耗高，污染大（排出大量的二氧化碳），其冷量衰减问题也一致未得到根本的解决。
这些问题大大限制了它的使用。
只有在一些特定的场合，比如在火力发电厂，煤厂，钢厂或化工厂等有余热可利用的场所有一些使用。
此外，值得注意的是，象国内类似于武汉的大中型城市中，95%以上的民用建筑采用电制冷机。
1、主机配置
中央空调主机采用直燃式冷水机组，辅助配套设备有冷却塔、冷冻水泵、冷却水泵等。
直燃式冷水机组可一机三用，夏季供冷，冬季采暖，还可以供卫生热水；
2、系统优点：
可一机三用，同时提供冷（温）水，无需锅炉，节省机房面积。
3、系统缺点：
1、 机组日常维护非常复杂，可靠性低，维护费用高于采用电制冷的冷水机组；
2、机组效率低，运行费用高；
3、 机组外形尺寸大，重量相当于电制冷机组的二倍，对机房的高度、土建基础的承重要求都很高；
4、 在过渡季节为了满足卫生热水的需要，还是要开主机，相当于主机全年都在使用，机组的故障率大大上升，机组的使用寿命大大缩短。
9、机组排热量大，冷却塔和冷却水系统容量大
5、机组气密性要求很高，只要逸入少量空气就会破坏真空度，导致机组性能大幅下降，冷量存在严重的衰减现象；；
6、溴化锂水溶液对碳钢的腐蚀性较强，严重影响机组的使用寿命；
7、系统调节不灵活；
四、二种方案的初投资对比
方案一采用三台电制冷机组，冬季采暖与卫生热水的锅炉共用，使用锅炉三台，水－水换热器二台；
设备名称
主要技术参数
数量
单价（万元/台）
总价（万元）
电制冷机组
Q＝250万大卡 N＝506KW
3
140
420.00
溴化锂溶液
0.00
贮油罐（停气时用备用油）
0.00
冷冻水泵（三用一备）
L=512m3/h N＝75KW
4
2.7
10.80
冷却水泵（三用一备）
L=600m3/h N＝75KW
4
2.7
10.80
冷却塔
L=600m3/h N＝17.5KW
3
12
36.00
常压锅炉
Q＝180万大卡 N＝7.5KW G＝210M3/H
3
36
108.00
水－水换热器
2
10
20.00
合计
605.60
方案一中制冷时开启电制冷机组、冷冻水泵、冷却水泵、冷却塔，满负荷时总耗电量约为3*506KW+3*75KW+3*75KW+3*17.5KW＝2020KW，总耗水量为18T/H；
冬季采暖时开启锅炉、冷冻水泵，满负荷总耗电量约为3*75KW+3*7.5KW＝247.5KW；总耗气量约为523M3/H或耗油416KG/H（供暖负荷为450万大卡）；
卫生热水一年四季都在使用，夏季及过渡季节只开一台锅炉，冬季与采暖共用，总耗气量约为110M3/H（供热量为95万大卡）；
方案二采用三台直燃机，一机三用，制冷及采暖季节开主机同时供卫生热水，在过渡季节则只开主机供卫生热水。
设备名称
主要技术参数
数量
单价（万元/台）
总价（万元）
直燃机（一机三用）
Q＝300万大卡 N＝17.8KW 制冷G＝258M3/H
3
250
750.00
溴化锂溶液
31.5
2.3
72.45
贮油罐（停气时用备用油）
2
10
20.00
冷冻水泵（三用一备）
L=512m3/h N＝75KW
4
2.7
10.80
冷却水泵（三用一备）
L=766m3/h N＝90KW
4
3.2
12.80
冷却塔
L=800m3/h N＝22KW
3
16
48.00
常压锅炉
0.00
水－水换热器
0.00
合计
914.05
方案二中制冷时开启直燃机、冷冻水泵、冷却水泵、冷却塔，满负荷时总耗电量约为3*17.8KW+3*75KW+3*90KW+3*22KW＝614.4KW，总耗水量为24T/H，总耗气量为3*258M3/H＝774M3/H或耗油3*178KG/H＝534KG/H；
冬季采暖时开启直燃机、冷冻水泵，满负荷总耗电量约为3*17.8KW+3*75KW＝278.4KW；总耗气量约为523M3/H或耗油416KG/H（供暖负荷同样为450万大卡）；
卫生热水一年四季都在使用，总耗气量约为110M3/H或耗油88KG/H（供热量同样为95万大卡）；
五、二种方案的运行费用对比
武汉地区计算参数如下：
电费:
0.818元/kW·h
天然气 :
1.82元/N3（热值8600KCAL/H/N3）
0＃柴油 :
5元/KG（热值10800KCAL/KG，0.8KG/L 4元/L）
自来水 :
2元/M3
制冷期:
150天/年
采暖期:
90天/年
额定负荷使用时间 :
12小时/天×（满负荷使用系数）0.6
水塔补充水:
按冷却水流量的百分之一
卫生热水 ：
每天满负荷使用3小时
由于末端设备部分的耗电量基本相同，在此只对冷冻站的设备（如主机、水泵、冷却塔、锅炉）等的能耗做一个对比。
燃气时费用如下：
费用名称
能耗
年使用时间
年使用数量
单价
总价（万元）
方案一 电制冷机组配锅炉空调系统
夏季
电能
KW
2020
150天*12小时*0.6
2181600
0.818元/KW
178.45
冷却水
M3/H
18
19440
2元/M3
3.89
燃料损耗
M3/H
0
0
1.82元/M3
0.00
夏季合计
冬季
电能
KW
247.5
90天*12小时*0.6
160380
0.818元/KW
13.12
燃料损耗
M3/H
523
338904
1.82元/M3
61.68
冬季合计
卫生热水
全年燃料损耗
M3/H
110
365天*3小时
120450
1.82元/M3
21.92
年运行费用合计
279.06
方案二 直燃式冷水机组空调系统
夏季
电能
KW
614.4
150天*12小时*0.6
663552
0.818元/KW
54.28
冷却水
M3/H
24
25920
2元/M3
5.18
燃料损耗
M3/H
774
835920
1.82元/M3
152.14
夏季合计
冬季
电能
KW
278.4
90天*12小时*0.6
180403.2
0.818元/KW
14.76
燃料损耗
M3/H
523
338904
1.82元/M3
61.68
冬季合计
卫生热水
全年燃料损耗
M3/H
110
365天*3小时
120450
1.82元/M3
21.92
年运行费用合计
309.96
燃油时费用如下：
费用名称
能耗
年使用时间
年使用数量
单价
总价（万元）
方案一 电制冷机组配锅炉空调系统
夏季
电能
KW
2020
150天*12小时*0.6
2181600
0.818元/KW
178.45
冷却水
M3/H
18
19440
2元/M3
3.89
燃料损耗
KG/H
0
0
5元/KG
0.00
夏季合计
冬季
电能
KW
247.5
90天*12小时*0.6
160380
0.818元/KW
13.12
燃料损耗
KG/H
416
269568
5元/KG
134.78
冬季合计
卫生热水
全年燃料损耗
KG/H
88
365天*3小时
96360
5元/KG
48.18
年运行费用合计
378.43
方案二 直燃式冷水机组空调系统
夏季
电能
KW
614.4
150天*12小时*0.6
663552
0.818元/KW
54.28
冷却水
M3/H
24
25920
2元/M3
5.18
燃料损耗
KG/H
534
576720
5元/KG
288.36
夏季合计
冬季
电能
KW
278.4
90天*12小时*0.6
180403.2
0.818元/KW
14.76
燃料损耗
KG/H
416
269568
5元/KG
134.78
冬季合计
卫生热水
全年燃料损耗
KG/H
88
365天*3小时
96360
5元/KG
48.18
年运行费用合计
545.54
六、二种方案综合对比
项目
方案一
方案二
电制冷机组配锅炉
直燃机（一机三用）
初投资
低，冷冻站设备初投资约为605.6万元，属于最常见、最成熟的系统，
高，冷冻站设备初投资约为914.05万元，比方案一高出380.45万元，高出约51%
运行费用
低，年运行费用约为279.06万元
高，年运行费用约为309.96万元，比方案一高出30.9万元，高出约11%；
维护费用
电制冷机组，运转件少，故障率最低，维护费用最低，年维护费用约为6万元；
需定期检测并更换溶液，每年维护量大，维护费用高，每年维护费用约为13万元
节能效果
效率高达5.5，并能准确地根据系统负荷在10%-100%范围内做无级调节，部分负荷效率同样很高，节能效果明显。
效率低，对空调负荷的变化不能即时作出反应和进行调节，监控不及时，需半小时以上才能反应，并且其调节范围有限，从而浪费能源
使用寿命
使用寿命长达30年以上
使用寿命最多10年，机房设备更换难度大，再次增加初投资
冷量的衰减
无
因溶液的问题造成每年约10%的冷量衰减
使用可靠性
高
受内部因素的影响大，可靠性低
运行稳定性
高
受内部因素的影响大，稳定性低
冷媒
制冷剂是HCFC／HFC，其使用得到ARI、ASHRAE及EPA之认可，对机组材料没有腐蚀作用，对机组运行寿命没有影响
制冷剂是水及溴化锂溶液，需要经常对溴化锂溶液的浓度进行监测，运行中常有结晶现象发生，影响机组的正常运行
安装
机组体积小，重量轻，安装简单
机组体积、重量大，对基础要求高，对层高要求高
维护
操作简单、维修少
大多数的溴化锂机组在长期不使用时，需要把溴化锂溶液从机组抽出并贮存在贮液罐里，在机组再次启动时，机组须重新灌注溴化锂溶液并开机，电制冷机组则可省去此麻烦及费用。
综上所述，从初投资、运行费用、可靠性等各方面考虑，采用电制冷机组配锅炉的方案是大大优于直燃机一机三用的方案的。
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