《空调设备选型》PPT课件.ppt
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1、设备选型 前言 空调系统的选择:应根据建筑物的用途、规模、使用特点、室外气象条件,符合变化情况和参数要求等因素,要求在满足使用的前提下,尽量做到一次投资省、系统运行经济和减少能耗.另:1.宾馆式建筑和多功能综合大楼的中央空调系统,一般都设有中央机房,集中放置冷热源和附属设备;楼中有餐厅、商场、舞厅、展览厅和大会议室等多采用集中式系统,并且多为单风管、低速、一次回风与新风混合、无再热的定风量系统;客房、办公室、中小会议室、贵宾房等则常采用风机盘管加独立新风系统或集中冷却的分散机组系统;2.凡没有或者不需要设置冷水机组和热水器的建筑物中的集中式空调系统,应采用独立式空调机,凡已设有冷水机组和热水器
2、的建筑物中的集中空调系统则采用非独立空调机. 空调系统冷、热源选择摘要: 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
3、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?,设备选型 一.冷、热源系统设计选型的原则 二. 设备选型综述,一.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
4、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
5、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。 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
6、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: IPLV0.17 A+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节约的能耗费用就可达到其初投
7、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、经济寿命等。 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憎容费、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,好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
8、收式机组水冷螺杆机组蒸汽型溴化锂吸收式机组离心式机组据有关资料介绍,几种常用冷、热源组合系统的投资排序(从大到小)大致如下: 燃气综合能源系统电制冷机加电锅炉系统空气源热泵系统加燃油(气)锅炉系统电制冷机加燃油(气)锅炉系统直燃机系统。 冷、热源系统的运行费用 冷、热源系统运行费用主要取决于系统的能源消耗和所用能源的价格及设备折旧。能源价格有地区的差别及市场的波动,就当前京、沪地区而言,几种冷、热源系统的运行费排序(从大到小)大致如下:直燃机系统电制冷机加电锅炉系统空气源热泵系统加燃油(气)锅炉系统电制冷机加燃油(气)锅炉系统燃气综合能源系统 冷、热源系统的环境行为 能源生产和能源利用所引起的
9、环境影响主要是化石燃料的燃烧而引起的温室效应、酸雨和臭氧层破坏。当前在我国,冷、热源系统消耗的一次能源基本是化石燃料和电力,而我国的总发电量中,燃煤发电占70%以上。所以,在我国,如何减少冷、热源系统对环境的影响是个十分重要的课题。冷、热源系统的环境行为已成为评价设计方案的重要指标。 温室效应,主要是指在消耗化石燃料过程中,向大气排放的CO2等温室气体使地球变暖的作用。 酸雨,是在消耗化石燃料过程中(特别是煤炭在直接燃烧利用过程中),向大气排放SO2、氮氧化物等致酸性物质与雨水形成的酸性雨。其影响,多雨地区比干燥地区严重。 冷、热源系统是耗能大户,因此限制其在使用过程中有害物质排放量是空调冷、
10、热源系统设计的一个艰巨任务。 关于臭氧层的破坏,现已证明氟里昂制冷剂中所含的氯原子对大气平流层中的臭氧层具有很大的损耗破坏力。所以在选择制冷机组时,首先应选择使用不含或含氯原子少的制冷剂的机组。对空调冷、热源来说,我国于1999年正式实施的中国逐步淘汰消耗臭氧层物质国家方案中制定的淘汰目标是:2003年停止CFC11/CFC12新灌装,2010年停止维修补充的再灌装,但尚未对HCFCS(如,R22)的淘汰做出承诺。作为发展中国家,我国应该充分利用国际社会给予发展中国家3040年的“宽限期”,充分发挥HCFCS(如R22)物质在淘汰CFCS物质过程中作为过渡性替代的作用。 据有关资料介绍,几种常
11、用冷、热源组合系统环境行为的排序(影响从大到小)大致如下: 电制冷机加电锅炉系统电制冷机加燃油(气)锅炉系统空气源热泵系统加燃油(气)锅炉系统直燃机系统燃气综合能源系统。 提高冷、热源系统能源转换率、减少耗能对环境负面影响的原则性措施 1、对以燃气为一次能源的场合,并兼顾经济性的条件下,宜优先考虑采用燃气热、电、冷联供形式和回收燃气余热的燃气热泵形式,尽可能避免燃气的直接热利用。 2、对以电为一次能源的场合、尽可能选取各种形式的电动热泵。除非特殊需要,直接电热供热的系统,必须采用蓄热式电热供热系统。 3、尽可能减少系统中各个能量转换环节的损失。如尽可能回收系统排放的余热;尽可能选用部分负荷效率
12、高的冷源设备;直接利用地下水降温或利用地下风道新风夏季降温和冬季加热;利用室外低湿球温度来进行蒸发冷却;载冷、载热介质输送系统的变量调节、水力平衡等。 冷、热源系统设计选型中存在的一些误区和不足 我国地域广大,各地气候、地理条件、能源资源条件、经济发展水平差别很大,即使同一地区的终端用户,各方面的条件也是不一样的,所以对单个建筑物或一个区域来说,总有一个最适用的冷、热源系统方案,或者说每一个设计方案都有其一定的适用范围,在其适用范围之外,就可能变成不合理了。在具体工作中存在以下几种偏向或不足之处: 1、不顾或不作具体分析,盲目追求最新技术、最新产品,并以此作为:“时尚”,当作先进进行炒作; 2
13、、不顾或忽略系统使用期内的综合效果,片面追求投资最低的方案。投资低可能带来能源浪费,运行费用高、环境行为恶劣的后果。因此,投资最低不一定是最佳方案; 3、过分着眼于系统完美无缺,把系统搞得十分复杂。其实,复杂的方案可能投资高,可靠性、可控性、可操作性差,管理维护难度大,复杂不一定是高水平; 4、对设备的取舍,未把握不同种类冷、热源设备所具备的适应社会发展需要的特定个性,简单地以其问世及应用历史的长短而论其先进与否,或只以其某方面的优缺点而论其先进或落后; 5、在当前的建筑设备设计中,大部分情况下,各专业设计人员各自为战,很少考虑建筑设备总体系统和各专业设备内部的优化组合,也缺乏这方面的人力;
14、6、进行经济比较时,不经调查研究,不做详实的计算,盲目引用产品样本或没有权威性的数据,发生谬误。,二. 设备选型综述 ()冷水机组类综述 冷水机组是中央空调系统的心脏,正确选择冷水机组,不仅是工程设计成功的保证,同时对系统的运行也产生长期影响。因此,冷水机组的选择是一项重要的工作。 1选择冷水机组的考虑因素: 建筑物的用途。 各类冷水机组的性能和特征。 当地水源(包括水量水温和水质)、电源和热源(包括热源种类、性质及品位)。 建筑物全年空调冷负荷(热负荷)的分布规律。 初投资和运行费用。 对氟利昂类制冷剂限用期限及使用替代制冷剂的可能性。 2冷水机组的选择注意事项: 在充分考虑上述几方面因素之
15、后,选择冷水机组时,还应注意以下几点: 对大型集中空调系统的冷源,宜选用结构紧凑、占地面积小及压缩机、电动机、冷凝器、蒸发器和自控组件等都组装在同一框架上的冷水机组。对小型全空气调节系统,宜采用直接蒸发式压缩冷凝机组。 对有合适热源特别是有余热或废热等场所或电力缺乏的场所,宜采用吸收式冷水机组。 制冷机组一般以选用24台为宜,中小型规模宜选用2台,较大型可选用3台,特大型可选用4台。机组之间要考虑其互为备用和切换使用的可能性。同一机房内可采用不同类型、不同容量的机组搭配的组合式方案,以节约能耗。并联运行的机组中至少应选择一台自动化程度较高、调节性能较好、能保证部分负荷下能高效运行的机组。选择活
16、塞式冷水机组时,宜优先选用多机头自动联控的冷水机组。 选择电力驱动的冷水机组时,当单机空调制冷量1163kW时,宜选用离心式;5821163kW时,宜选用离心式或螺杆式;582kW时,宜选用活塞式。 电力驱动的制冷机的制冷系数COP比吸收式制冷机的热力系数高,前者为后者的二倍以上。能耗由低到高的顺序为:离心式、螺杆式、活塞式、吸收式(国外机组螺杆式排在离心式之前)。但各类机组各有其特点,应用其所长。 选择制冷机时应考虑其对环境的污染:一是噪声与振动,要满足周围环境的要求;二是制冷剂CFCs对大气臭氧层的危害程度和产生温室效应的大小,特别要注意CFCs的禁用时间表。在防止CFCs污染方向吸收式制
17、冷机有着明显的优势。 无专用机房位置或空调改造加装工程可考虑选用模块式冷水机组。 尽可能选用国产机组。我国制冷设备产业近十年得到了飞速发展,绝大多数的产品性能都已接近国,际先进水准,特别是中小型冷水机组,完全可以和进口产品媲美,且价格上有着无可比拟的优势。因此在同等条件下,应优先选用国产冷水机组。 (二)热泵机组类 热泵机组的冷负荷计算方法同于常规空调系统,热负荷计算方法于采暖系统大致相同,但需考虑新风耗热量; 选型时要注意当地是否有足够的水源(包括水量、水温及水质)、电源和热源(包括热源性质、品位高低); 风冷热泵机组的供水温度一般为45,而风机盘管机组和组合式空调机组等样本中提供的供热量,
18、通常都是以60进水为前提,所以,必须对这些设备的供热量进行修正; 选择热泵机组时,一般应以冬季供暖负荷作为选择依据,同时校核夏季的冷负荷; 对于商场、餐厅等内部负荷和新风负荷特别大的建筑物,由于供暖负荷一般仅为供冷负荷的6070。所以,宜采用热泵机组与单冷机组联合供应的方式,例如“3十1”模式,即3台风冷热泵机组加1台单冷机组; 风冷热泵机组的额定供热量,通常都是标准工况(环境温度t07,出水温度ts45条件下的数值,当环境温度低于7时,供热量将大幅度降低。一般的降低幅度大致如下: t05时, 下降百分比为58; t03时, 下降百分比为1214, t00时, 下降百分比为2532; t0-3
19、时,下降百分比为4550; t0-5时,下降百分比为5565。注:按标准工况设计的风冷热泵机组,实际上在一3以下时已不能正常运行; 风冷热泵机组的单台容量较小,宜应用于中小型工程; 冬季室外的空气温度,白天总是高于夜晚。因此,室外供暖计算温度久tw-3地区,对于仅白天使用的建筑物如办公楼、商场等,可以采用风冷热泵机组。对于全天(24小时)要求供暖的建筑物,采用风冷热泵时则应谨慎对待; 水源热泵系统比较适合于多住户的公寓楼及面积较大的大型别墅。设计时应确保系统水流量计算准确以便于冷却塔、水泵等设备的选型; 在相对湿度较高的地区,选用热泵时,应特别注意分析运行条件,并采取有效的除霜措施。 (三)地
20、源热泵的机房内热泵机组部分 1地源热泵的机房内热泵机组部分可以参照下列步骤进行选型: 水源热泵机组的容量不要过大。中央空调冷热源设备选型时,设备制冷(热)量约为设计冷(热)负荷的1.051.10。 水源热泵机组选型时,应尽量接近设计冷(热)负荷。若机组偏大时 ,运行时间短,激活频繁。机组容量合适,运行时间长,有利于除湿。 封闭水系统水温的选择,夏季要求水温低些,目的是提高能效,降低耗电功率。冬季水 温不要太,高,因为水温高时,虽然制冷量高了,但耗电功率也高了,能效系数变化不大。 设计时要考虑采暖空调对象建筑物的同时使用系数。同时使用系数的取值与建筑物类型有关,与建筑物的数量有关,需通过理论计算
21、和实测确定。住宅建筑空调负荷计算中同时 使用系数的确定列出资料是:当住户100户时,该系数为0.7;当户数为100150户时, 为0.650.7;当户数为150200户时为0.6。大部分建筑需要考虑房间的同时使用率,一般建筑的同时使用率为7080%,特殊情况需根据建筑功能和使用情况确定 2室外地下换热部分可参照以下步骤进行选择: 地热换热器的选型包括型式和结构的选取,对于给定的建筑场地条件应尽量使设计在满足运行需要的同时成本最低。地热换热器的选型主要涉及以下几个方面: 地热换热器的布置型式,包括埋管方式和联结方式,如图所示。埋管方式可分为水准式和垂直式。选择主要取决于场地大小、当地土壤类型以及
22、挖掘成本,如果场地足够大且无坚硬岩石,则水准式较经济;如果场地面积有限时则采用垂直式布置,很多场合下这是唯一的选择。如果场地土中有坚硬的岩石,用钻岩石的钻头可以成功钻孔。联结方式有串联和并联两种,在串联系统中只有一个流体信道,而并联系统中流体在管路中可有两个以上的流道。采用串联或并联取决于成本的大小,串联系统较并联系统采用的管子管径要大,而大直径的管子成本要高。另外,由于管径较大,系统所需的防冻液也较多,管子重量也相应增大,导致安装的劳动力成本也较大。 塑料管的选择,包括材料、管径、长度、循环流体的压头损失。聚乙烯是地热换热器中最常用的管子材料。这种管材的柔韧性好、且可以通过加热熔合形成比管子
23、自身强度更好的连接接头。管径的选择需遵循以下两条原则:其一,管径足够大,使得循环泵的能耗较小;其二:管径足够小,以使管内的流体处于紊流区、使流体和管内壁之间的换热效果好。同时在设计时还要考虑到安装成本的大小问题。 循环泵的选择。选择的循环泵应该能够满足驱动流体持续地流过热泵和地热换热器,而且消耗功率较低。一般在设计中循环泵应能够达到每吨循环液所需的功率为100W的耗能水准。 (四)水源热泵机组 水源热泵机组的容量不要过大。中央空调冷热源设备选型时,设备制冷(热)量约为设计 冷( 热)负荷的1.051.10。水源热泵机组选型时,应尽量接近设计冷(热)负荷。若机组偏大时 ,运行时间短,激活频繁。机
24、组容量合适,运行时间长,有利于除湿。 封闭水系统水温的选择,夏季要求水温低些,目的是提高能效,降低耗电功率。冬季水 温不要太高,因为水温高时,虽然制冷量高了,但耗电功率也高了,能效系数变化不大。 设计时要考虑采暖空调对象建筑物的同时使用系数。同时使用系数的取值与建筑物类型 有关,与建筑物的数量有关,需通过理论计算和实测确定。住宅建筑空调负荷计算中同时 使用系数的确定列出资料是:当住户100户时,该系数为0.7;当户数为100150户时, 为0.650.7;当户数为150200户时为0.6。 (五) 直燃机机组,直燃机设计选型时要确保同时满足冷热负荷的需要,但不设过大余量,以防造成主机投资浪费。
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