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1、各种空调系统特点第四章 各种空调系统特点5.1 水冷式冷水机组（活塞、螺杆、离心）5.1.1 工作原理（1）活塞式：通过活塞的往复运动吸入气体和压缩气体，利用机头数或汽缸数来调节负荷。（2）螺杆式：通过转动的两个螺旋形转子相互齿合而吸入气体和压缩气体，利用滑阀调节汽缸的工作容积或机头数来调节负荷。（3）离心式：通过叶轮离心力作用吸入气体并对气体进行压缩，利用进口导叶片调节汽缸的工作容积来调节负荷。5.1.2 性能分析（1）活塞式：可分为整体型和模块化冷水机组。 模块化冷水机组体积小，重量轻，噪声低，占地面积小；容量可根据负荷进行组合，调节灵活，部分负荷运行性能好。但价格昂贵往复运动的惯性力大，

2、转速不能太高，振动较大。（2）螺杆式：与活塞式相比，结构简单，运动部件少，无往复运动的惯性力，转速高，运转平稳，振动小，易损件少，运行可靠。对湿冲程不敏感，允许少量液滴入缸，无液击危险。单机容量比离心式小。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。部分负荷下调节性能较差，特别是在60以下负荷运行时，性能系数COP急剧下降，一般只宜在60100负荷范围内运行。（3）离心式：性能系数COP高。无气阀、填料、活塞环等易损件，工作比较可靠。叶轮做旋转运动，运转平稳，振动小，噪声较低。对材料强度、加工精度和制造质量要求严格。单级压缩机在低负荷下，容易发生喘振。当运行工况偏离设

3、计工况时效率下降较快。制冷量随蒸发温度降低而减少；随转速降低而急剧下降。5.1.3 机组选型单机名义工况制冷量（kw）冷水机组机型116活塞式、蜗旋式116700活塞式螺杆式7001054螺杆式10541758螺杆式离心式1758离心式5.2 吸收式冷热水机组（蒸汽、热水、直燃）5.2.1 工作原理（1）蒸汽热水式：利用蒸汽或热水作为热源，以沸点不同而相互溶解的两种物质的溶液作为工质，其中高沸点组分为吸收剂，低沸点组分为制冷剂。制冷剂在低压时沸腾产生蒸汽，使自身得到冷却；吸收剂遇冷吸收大量制冷剂所产生的蒸汽，受热时将蒸汽放出，热量由冷却水带走，形成制冷循环。（2）直燃式：利用燃烧重油、煤气或天

4、然气等作为热源。分为冷水和冷热水机组两种。工作原理与蒸汽热水式相同。5.2.2 性能分析运动部件少，噪声低、振动小。溴化锂溶液无毒，对臭氧层无破坏作用。热水蒸发式可利用余热、废热及其他低品位热能。直燃式吸收制冷机与单效蒸汽热水式比较，燃料消耗减少10。机组可直接供冷、供热。安全性比锅炉高，没有锅炉要求严格。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。使用寿命比压缩式短，操作较复杂。热效率低。热力系数单效为0.6左右、双效为1.2左右、直燃式可达1.6左右。溴化锂在有不凝性气体存在时对金属腐蚀严重。气密性要求高，运行中即使漏入微量的空气也会影响冷水机组的性能。5.3 风冷式

5、冷热水机组5.3.1 工作原理与水冷式冷水机组比较，风冷式冷热水机组只是在制冷系统管路上多装了一个四通阀，而且采用的是强迫对流的风冷冷凝器，以空气作为冷却介质，靠空气的温升带走冷凝热量。5.3.2 性能分析用空气作为低位热源，取之不尽，用之不竭，处处都有，可以无偿地获取。风冷式冷热水机组产品规格齐全，制冷量范围大，为设计选型提供方便。风冷式冷热水机组一般安装在室外，不需要专门的机房。与水冷式冷水机组相比，省掉冷却水系统和冬季热源设备如锅炉等，但机组价格较高。风冷式冷热水机组冬季易结霜，当室外温度为-10以下时，难以启动。冷凝温度受环境温度影响很大，运行不够稳定，COP较低。5.4 VRV系统5

6、.4.1 工作原理VRV系统也称变制冷剂流量多联分体式空气调节系统，其定义为：一台室外空气源制冷或热泵机组配置多台室内机，通过改变制冷剂流量适应各房间负荷变化的直接膨胀式空调系统。其工作原理为：室内温度传感器控制室内机制冷剂管道上的电子膨胀阀，通过制冷剂压力的变化，对室外机的制冷压缩机进行变频调速控制或改变压缩机的运行台数、工作气缸数、节流阀开度等，使系统的制冷剂流量变化，达到制冷或制热量随负荷变化的目的。日本大金工业株式会社将这种空气调节方式注册为VRV系统。5.4.2 性能分析风冷一拖多空调就是我们行业内常说的VRV，MRV，MDV，由室内、外机、冷媒管、凝结水管及附件组成，室外机置于阳台

7、上或楼顶，室内、外机之间采用紫铜冷媒管连接，不需膨胀水箱、循环泵。可选用单相电流，不需特批三相入户，节省线路，便于计量计费。风冷一拖多中央空调从日本引进，自95年进入中国市场以来顺应市场需求，发展速度十分惊人。VRV系统没有空气调节水系统和冷却水系统，系统简单、不需机房面积，管理灵活，可以热回收，且自动化程度较高。衰减问题由于冷媒在输送过程中，不可避免地会造成能量的衰减，系统越大、管路越长，造成的衰减也越大，为了避免过大的能量损失，单模块系统一般不宜超过50KW。回油问题系统虽然配有高效油分离器，但由于冷冻油具有与氟利昂互融的特性，势必会造成部分冷冻油排送到系统当中，正常配置时这部分冷冻油会随

8、氟利昂一起回流至压缩机，但系统过大时，必然会造成冷冻油大量滞留在系统当中，如此长期运行，不但会造成压缩机故障，还会降低换热器的换热效率泄漏问题氟利昂系统对气密性有非常高的要求，系统越大，系统在安装过程中泄漏的可能性越大，工程质量越难保证，并且过大的系统给正常的安装查漏造成极大的麻烦，万一泄漏，也不便于检查维修。脏堵问题系统中由于有大量的节流元件，虽然装有过滤器，但系统太脏时仍会造成脏堵；系统越大，安装时排污吹扫越是困难，产生的氧化皮等杂质越难清理干净，日后脏堵的可能性就越大。安装空间问题过大的系统必然使得室外机的模块体积庞大，对吊装、安装的位置、空间、强度等的要求也就越高，对周围环境造成的影响

9、（比如噪声等）也就越大；而中小型模块可分散布置，因地制宜，更适合我国的建筑结构。 能耗问题系统选型时室外主机的容量是和室内机容量相匹配的，室外机的配置是按室内机全开时容量考虑的，若该子系统长期只开一台室内末端，尽管是外机变频，但容量调节还是有限的，其他末端及过长的管路也要消耗一定的能量，系统定期执行的回油操作需要消耗更多的能量，系统内机开机数量过少时，反而比一拖一费电，一般能效比只能达到2.5。 安全问题系统越大，氟利昂的充注量也越大，如有一个末端泄漏，必然导致该系统的氟利昂都泄至该末端所处的空间，造成局部氟利昂浓度太大，严重时会使人员窒息，造成危险，系统越大，这种危险性也越大。一个点的泄漏还

10、会导致整个系统瘫痪，该子系统拖带的房间将都不能使用空调，影响面更大。 通讯干扰问题系统越大，室内外机之间的通讯线与强电管线之间的纠错缠绕也就越多，强电管线对通讯线的干扰也就越强，也就越容易产生误通讯，造成主机的误动作。第六讲 技术经济评价6.1 技术性能分析目前空调系统可分为一般空调系统和水冷高效节能空调系统。一般空调系统包括独立式分体空调方式和集中式中央空调方式，其中集中式中央空调方式包括水冷电动式冷水机组，风冷热泵冷热水机组和吸收式冷水机组；水冷高效节能空调系统是指集中冷却的分散型空调系统形式。随着建筑用地费用日益上升，而力求缩小机房的占用面积以增大地下车库的面积，来为其创造较大的经济效益

11、。所以要选择一个既可靠而又经济的冷热源方案对整个空调系统尤为重要，而且直接影响到整个工程的投资、运行效益和服务质量。设计工程师应该熟悉这些机组的基本性能、特点，才能灵活地应用于各种工程，才能达到经济、合理、节能的目的，满足舒适与工艺的要求。机组的应用性能主要包括：制冷量范围、性能系数、调节特点等。6.1.1 主要特点比较方案一：风冷分体式空调方式分体空调指空气-空气热泵，内外机都和空气进行换热，主要适用于家用及小型办公楼，综合性大楼空调系统一般不采用分体式设计，主要原因是：(1) 大量的室外机占用庞大的安装位置，且室外机需安装于外墙或屋顶上，影响建筑物装饰效果。当为玻璃幕墙时，外墙难于安装。(

12、2) 室外机使用一段时间后，翅片易积尘，影响换热效率，耗电量上升，压缩机工作条件不断恶化，使用寿命缩短。(3) 环境温度过低时，压缩机难以启动，且冬季除霜能耗高。(4) 分体空调制冷制热效果受冷媒管道长度的限制。虽然目前分体空调技术在不断改进，比如松下空调配管长度可达50米；大金空调配管长度更可在百米以上，且多台室内机可共用一套室外机组，但昂贵的价格让人难以接受。方案二：水冷电动式冷水机组（活塞机、螺杆机和离心机）水冷电动式冷水机组通常由水冷冷冻主机+风机盘管（或风柜机）组成，该空调方式为传统中央空调方式，应用广泛，但存在如下缺点：（1）冷冻机蒸发温度比直接面对空气的蒸发式空调机低68，能效比

13、EER相应低2025%；考虑到冷却水系统、冷冻水泵、冷冻机及风机功耗，整系统满负荷能效比约为EER=2.83.5，运行费用较高。 （2）冷冻水管需保温；冷冻机及冷冻水泵占用机房面积，一般占总建筑面积23%，土建费用高；加上冷却水系统，安装工程量大，系统复杂，设计周期长，总投资费用较高，经济性较低。（3）在低负荷或部分负荷时，冷冻机及冷冻水泵的能量调节特性有限，全年综合能效比低，社会效益不高。机房需专职人员值班，管理费用增加。（4）集中提供冷源，主机故障影响整个系统，安全可靠性一般；加上冷却水系统，此空调方式总占地面积大，技术条件（安全可靠性、经济寿命、占用建筑面积）不高。 方案三：风冷热泵冷热

14、水机组风冷热泵冷热水机组通常由风冷热泵主机+风机盘管（或风柜机）组成，该空调方式无冷却水系统，安装简单，不占用机房面积，但存在如下缺点：（1）由于换热器采用风冷式，能效比较水冷式低，加上冷冻水系统和末端，系统能效比更低，EER=2.53.0，运行费用高。 （2）造价比其他的空调方式高，投资约为水冷电动式冷水机组的1.21.3倍，约为中宇节能空调的1.41.5倍，投资费用高。（3）压缩机运行工况易受室外环境影响，系统安全可靠性低；换热效率和制冷、制热量随使用年限下降，机组寿命不高。（4）环境温度过低时，压缩机难以启动，且冬季反向除霜能耗高，换热效率大大降低；当室外温度低于-10时，机组不宜使用。

15、虽然融霜技术得到很大改进，提高机组冬季运行的可靠性，但是风冷热泵冷热水机组昂贵的投资费用和运行费用，使用户难以接受。方案四：溴化锂吸收式冷水机组（蒸汽型、热水型和直燃型）吸收式冷水机组通常由吸收式冷冻主机+风机盘管（或风柜机）组成，该空调方式为传统中央空调方式，可实现供冷、供暖、供热水三联供，应用广泛，但存在如下缺点：（1）冷冻机能效比较低，一般只达到0.81.3，节电不节能；考虑到冷却水系统、冷冻水泵、空调机及风机功耗，整系统满负荷能效比约为EER=0.61.0，全年运行费用较高。（2）运行管理和维护保养要求较高，否则会造成制冷量衰减较快，并影响使用寿命。（3）溴化锂水溶液对一般金属材料有腐

16、蚀作用，尤其是在有空气存在的情况下，腐蚀更为严重。腐蚀不仅缩短制冷机的寿命，而且也影响制冷机的正常工作和制冷能力，系统安全可靠性一般。 （4）冷冻水泵功率大，冷冻水管需保温。冷冻机及冷冻水泵机房占地面积较大且较高，一般占总建筑面积34%；设备重量也较重。（5）排热量大，所需的冷却水量较大，冷却塔和冷却水系统容量大；CO2和SO2排放量比电动式高，易造成温室效应和大气污染，环境效益差。虽然近来溴化锂吸收式机组在保持真空度、防结垢、防腐等方面采取了多方位有效措施，产品质量大为提高，但真正做好、管理好还是有一定难度的。因为溴化锂吸收式机组都是由换热器组成，结垢和腐蚀的影响很大，从某些工程运行的情况看

17、，因结垢、腐蚀造成的冷量衰减现象仍然存在。 方案五：水冷高效节能中央空调系统它集中了分体风冷空调与传统的中央空调系统二者的优点，采用集中水冷却、直接蒸发分散制冷方式，由于采用水冷直接蒸发方式，减少了一次热交换，就从根本上提高了空调机的效率，同时，又采用分散制冷压缩机，实现了用多少冷量开多少主机，基本消除了离心机/螺杆机部分负荷运行时低效率的问题。其主要特点如下：（1）高效节能，运行费用低压缩机选用高效旋转式或涡旋式，容积效率比活塞式高25%以上。水侧换热器采用高效换热技术，冷凝温度大大下降，压缩机能效比(EER) 风冷式高出70-95%。若考虑室内风机功耗，空调机单机能效比EER高达3.5-5

18、.0，比一般空调系统节能20-40%。当多台机组组成一个空调系统时，由于空调机组可单独开停，系统能量调节比冷水机组更接近于无级调速，比一般空调系统节能30-55%。如若采用本公司生产的变频式空调机组和水路变频调节，系统节能将更加可观。（2）工程投资少，价廉物美新型空调系统不需要主机房及冷冻水泵间，节省土建费用。当室内机选用壁挂式或立柜时，房间内可不吊顶装修，节省装修费。又由于系统能效比高，单相电源空调机组功率因数高COS0.96，变压器容量可下降30%左右，节省电力增容费。系统简单，缩短了设计周期，设计费用有所减少。工程总造价可减少10-30%。（3）机组运行可靠性高，寿命长，噪声低，风险分散

19、化由于系统中各台机组相互独立，单台机故障不会影响到其它区域的机组运行，系统安全性高。机组本身压缩机具有高低压力保护，高低电压保护，过电流过热保护，压缩机长期在水冷工况下工作，运行条件良好，工作负荷低，噪声大幅度下降，寿命大大延长。（4）智能化控制，操作方便，便于实现计算机集中监控空调机组为微电脑智能化控制，机组可遥控、线控或面板操作，可设置时间、温度。当机组电脑板上配置通讯口时，通过中央计算机可对系统集中监控，与楼宇控制系统接口，实现设备管理自动化及能量管理自动化。（5）热泵机组用于采暖，便于能量回收冬季热泵采暖时，水回路水温保持15-25，辅助热源可采用各种工业废热、余热，或锅炉，或风冷热泵

20、，或者太阳能供热系统。空调机组供热能力稳定，不随外界气温变化风冷热泵机组则不同。当建筑物分内外两区时，内外区之间用水回路回收热能，大量节约电能。对于南方地区，用户可直接采用开放式冷却塔直接采暖。对于双盘管机组，冬季采暖时，压缩机停用，在机组热水盘管内通入热水（水温4560）直接采暖。选用适当的热水源，就可达到冬夏两季均节能的目的。 对于长江沿线及以南地区,可采用空气源热水机组作为水环热泵的辅助热源,冬季制热时由热水机组直接对循环水进行加热。对于电力充足及电费较低的地区，可选用本公司生产的直接PTC陶瓷电加热机组，对于有峰谷电价的地区，可采用电热水锅炉+蓄热装置移峰制热。（6）空调系统简单，无人

21、化管理冷却水管不需保温，省去了冷冻机及冷冻水泵的设计、安装及调试，缩短设计周期，安装工程量下降。空调机外机或整机均置于吊顶内，不占用地面空间。无需专职人员值班，减少了管理费用。可实现空调系统全自动化、无人化运行。（7）使用灵活，舒适性高空调机可单独开停，一年四季（如在过渡季节：春夏或秋冬交替时）在不同的房间按使用者需要同时实现供暖或供冷，提高了空调使用的灵活性和舒适性。（8）能量计费方便当系统用于出租性公寓或办公楼、商铺、住宅楼时，每个用户单元单独配置电度表，冷却水系统功耗则按用户空调机用电大小按比例分担。（9）投资灵活、降低用户风险机组可以根据房屋建筑进度或租售情况分期、分批安装。机组可以分

22、户或分室独立安装，产权可由房屋业主买断。机组的更换可分期、分批进行，业主可以根据资金情况决定更换时间表。机组不须独立机房，节省的机房面积可用于其它用途。机组运行稳定可靠，操作简单，不须设专人维护或操作，运行维护费用极少。缺点是：机组数量多，对维修、降低噪声要求高。选用方案：方案五为了贯彻国家公共建筑设计节能50的基本方针，符合安全、环保、节能及卫生等原则，并结合建筑物所在地的能源状况，通过对以上五种空调方案进行的比较分析，中宇空调在经济性、技术条件、环境影响、社会效益等方面具有更加诱人的优势，它将为用户带来极大的综合效益，并结合本建筑特点，大楼没有专门设置冷冻机房，无法安装中央空调主机，因此建

23、议选用方案五。6.1.2 多方面性能比较（1）中宇空调与独立分体式空调特征比较 空调形式项 目中宇水源(环)空调系统风冷分体式空调系统主机对环境的影响主机均置于卫生间内或吊顶层内，不影响美观，不对周围环境造成影响。冷凝水一般排向卫生间。外机需安装于外墙或屋顶上，影响建筑物装饰效果，对周围环境造成热导效应。当冷凝水无组织排放时，影响楼下住户及污染环境。系统工况及寿命采用循环水冷却，机组运行工况安全稳定，主机寿命长达1820年。风冷方式受外界环境影响大，机组运行工况不稳定，主机置于室外，风吹雨淋日晒，寿命一般在510年左右。运行费用系统满负荷能效比EER高达4.6，单机高达5.2，高效、节能，运行

24、成本降低30以上一般能效比在2.52.8之间，制冷制热效果受内外机冷媒连接管长度影响，运行成本较高。系统功耗系统输入功率小，节省电力增容费。系统输入总功率大，增加电力增容费。系统管理无需专人管理无需专人管理制热工况及效率冬季制热工况稳定，不存在环境温度过低难以启动的问题，性能系数COP高，不需除霜，能耗低。冬季制热工况不稳定，性能系数COP随环境温度的下降而降低，与人的感受正好相反，环境温度过低时压缩机难以启动，压缩机反向除霜，能耗高。控制系统微电脑模糊控制，单台现场控制微电脑模糊控制，单台现场控制单独运行及计费可单机开启，并可以单独计费可单机开启，并可以单独计费投资形式可分台分批投入可分台分

25、批投入工程造价2.22.5元/大卡1.82元/大卡（2）中宇空调与水冷电动式冷水机组特征比较 空调形式项 目 中宇水源(环)空调系统水冷电动式冷水机组主机房土建主要设备均置于吊顶层内,不占用建筑面积,不需设主机房。需设置主机房（冷冻站），占用建筑面积。水系统管道安装只需冷却水连接主机，系统简单可靠，工程量小。需冷冻水及冷却水两套管路，系统复杂，工程量大。冷冻水管道保温无冷冻水系统冷冻水管道需严格保温，失效后滴水影响室内吊顶。保温材料一般35年更换一次。室内机安装施工及维修一般熟悉水冷分离式空调的技术人员指导。专业性强，需厂方专业人员或有经验的工程师指导。运行费用系统满负荷能效比EER高达4.2

26、4.6,高效、节能,运行成本降低30%以上。系统能效比EER值一般在3.3左右,运行成本相对较高。系统功耗系统输入功率小,节省电力增容费。系统输入总功率相对较大，电力增容费大系统管理无需专人管理，大大节省管理费用需2人以上专业人员管理，增加管理费用。系统工况及寿命采用循环水冷却，机组运行工况稳定，主机寿命长达1820年主机寿命一般在15年左右，冷冻水系统受保温性能影响大，空调效果随使用年限递减。控制系统电脑模糊控制，制冷、制热迅速，室温感应灵敏，受外界环境影响小。三速开关控制，室温波动大。单独运行及计费可单机开启，节省电能，部分负荷下运行效率高、能耗低，并可以单独计费。主机能量调节有限，部分负

27、荷能效比下降很快、能耗高，且不能单独计费。空调舒适度根据空调需要，可同时供冷与供暖，能量利用率高，舒适度高不可同时供冷与供暖，能量利用率低，舒适度较低系统可靠性系统相对简单，主机位于室内吊顶，工作环境好，相互独立。个别主机故障不影响其它机组，可靠性高。系统复杂，主机故障影响整个系统，可靠性一般。系统保养及改造保养工作少，配件为市场通用型；空调增多或改造，只需要增加或移动热泵机组。配件和油料等只能从原设备厂家购买；如有工程改造、扩建等，主机房内无法改建。投资形式可分台分批投入一次性投入工程造价2.22.5元/大卡2.83.2元/大卡（3）中宇空调与风冷热泵冷热水机组特征比较 空调形式项 目 中宇

28、水源(环)空调系统风冷热泵冷热水机组冷冻水管道保温无冷冻水系统冷冻水管道需严格保温，失效后滴水影响室内吊顶。保温材料一般35年更换一次。室内机安装施工及维修一般熟悉水冷分离式空调的技术人员指导。专业性强，需厂方专业人员或有经验的工程师指导。运行费用系统满负荷能效比EER高达4.24.6,高效、节能,运行成本降低30%以上。系统能效比EER值一般在2.53.0左右,运行成本相对较高。系统功耗系统输入功率小,节省电力增容费。系统输入总功率相对较大，电力增容费大系统管理无需专人管理，大大节省管理费用需2人以上专业人员管理，增加管理费用。系统工况及寿命采用循环水冷却，机组运行工况稳定，主机寿命长达18

29、20年风冷方式受外界环境影响大，机组运行工况不稳定，主机置于室外，风吹雨淋日晒，寿命一般在1012年左右；冷冻水系统受保温性能影响大，空调效果随使用年限递减。控制系统电脑模糊控制，制冷、制热迅速，室温感应灵敏，受外界环境影响小。三速开关控制，室温波动大。单独运行及计费可单机开启，节省电能，部分负荷下运行效率高、能耗低，并可以单独计费。主机能量调节有限，部分负荷能效比下降很快、能耗高，且不能单独计费。空调舒适度根据空调需要，可同时供冷与供暖，能量利用率高，舒适度高不可同时供冷与供暖，能量利用率低，舒适度较低系统可靠性系统相对简单，主机位于室内吊顶，工作环境好，相互独立。个别主机故障不影响其它机组

30、，可靠性高。系统复杂，主机故障影响整个系统，可靠性一般。制热工况及效率冬季制热工况稳定，不存在环境温度过低难以启动的问题，性能系数COP高，不需除霜，能耗低。冬季制热工况不稳定，性能系数COP随环境温度的下降而降低，与人的感受正好相反，环境温度过低时压缩机难以启动，压缩机反向除霜，能耗高。投资形式可分台分批投入一次性投入工程造价2.22.5元/大卡3.03.4元/大卡（4）中宇空调与溴化锂吸收式冷水机组特征比较 空调形式项 目 中宇水源(环)空调系统溴化锂吸收式冷水机组主机房土建主要设备均置于吊顶层内,不占用建筑面积,不需设主机房。需设置主机房（冷冻站），占用建筑面积。设备重量较重。水系统管道安装只需冷却水连接主机，系统简单可靠，工程量小。需冷冻水及冷却水两套管路，系统复杂，工程量大。冷冻水管道保温无冷冻水系统冷冻水管道需严格保温，失效后滴水影响室内吊顶。保温材料一般35年更换一次。室内机安装施工及维修一般熟悉水冷分离式空调的技术人员指导。专业性强，需厂方专业人员或有经验的工程师指导。运行费用系统满负荷能效比EER高达4.24.6,高效、节能,运行成本降低30%以上。系统能效比EER值一般在0.8左右,运行成本相对较高。系统功耗系统输入功率小,节省电力增容费。系统输入总功率相对较大，电力增容费大系统管理无需专人管理，大大节省