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主要设备选型优化策略介绍

时间:2023-06-20 理论教育 版权反馈
【摘要】:机组之间要考虑其互为备用和切换使用的可能性。选择活塞式冷水机组时,宜优先选用多机头自动联控的冷水机组。因此,在同等条件下,应优先选用国产冷水机组。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,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。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。

主要设备选型优化策略介绍

1.冷水机组

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,对系统的运行也会产生长期影响。因此,冷水机组的选择是一项重要的工作。

(1)选择冷水机组应考虑的因素:

1)建筑物的用途。

2)各类冷水机组的性能和特征。

3)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)。

4)建筑物全年空调冷(热)负荷的分布规律。

5)初始投资和运行费用。

6)对氟利昂类制冷剂使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。在充分考虑上述几个方面因素之后,选择冷水机组时,还应注意以下几点:

1)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。

2)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。

3)制冷机组一般以选用2~4台为宜,中、小型规模宜选用2台,较大型规模可选用3台,特大型规模可选用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、能保证部分负荷下高效能运行的机组。选择活塞式冷水机组时,宜优先选用多机头自动联控的冷水机组。

4)选择电力驱动的冷水机组时,当单机空调制冷量大于1 163kW时,宜选用离心式;制冷量为582~1 163kW时,宜选用离心式或螺杆式;制冷量小于582kW时,宜选用活塞式。

5)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,前者为后者的两倍以上。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。

6)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污染方面,吸收式制冷机有着明显的优势。

7)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。

8)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相媲美,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。

2.热泵机组

热泵机组的冷负荷计算方法同于常规空调系统,热负荷计算方法与采暖系统大致相同,但需要考虑新风耗热量。

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,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,一般应以冬季采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,由于采暖负荷一般仅为供冷负荷的60%~70%,因此,宜采用热泵机组与单冷机组联合供应的方式,如“3+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,即环境温度t0=7℃,出水温度ts=45℃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:t0=5℃时,下降百分比为5%~8%;t0=3℃时,下降百分比为12%~14%;t0=0℃时,下降百分比为25%~32%;t0=-3℃时,下降百分比为45%~50%;t0=-5℃时,下降百分比为55%~65%(按标准工况设计的风冷热泵机组,实际上在-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,室外采暖计算温度在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(24h)要求采暖的建筑物,采用风冷热泵时则应谨慎对待。

水源热泵系统比较适用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。

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。

3.地源热泵机组

(1)地源热泵的机房内热泵机组部分。地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)量为设计冷(热)负荷的1.05~1.10。地源热泵机组选型时,应尽量接近设计冷(热)负荷。若机组偏大时,运行时间短,启动频繁。机组容量合适,运行时间长,有利于除湿

(2)室外地下换热部分。地热换热器的选型包括形式和结构的选取,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:

1)地热换热器的布置形式:包括埋管方式和连接方式。埋管方式可分为水平式和垂直式两种。选择主要取决于场地大小、当地土类型及挖掘成本,若场地足够大且无坚硬岩石,则水平式较经济;若场地面积有限,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。连接方式有串联和并联两种,在串联系统中只有一个流体流道;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更大,而大直径的管子成本较高。另外,由于管径较大,系统所需的防冻液也较多,管子质量也相应增大,导致安装的劳动力成本也较大。

2)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自身强度更好的连接接头。管径的选择需要遵循两条原则:其一,管径足够大,使循环泵的能耗较小;其二,管径足够小,以使管内的流体处于紊流区,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。

3)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,循环泵应能达到每吨循环液所需的功率为100W的耗能水准。

4.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1.05~1.10。

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,但耗电功率也高,而能效系数变化不大。

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的类型和数量有关,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》规定:当住户小于100户时,该系数该系数该系数为0.7;当户数为100~150户时,为0.65~0.7;当户数为150~200户时,该系数为0.6。

5.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,以防止造成主机投资浪费。一个系统最好配置两台以上主机且分别配置独立冷却水循环泵、冷却塔及冷热水循环泵,这样可以使系统可靠性更高,低负荷时水泵电耗更低。由于直燃机运转时无振动、无磨损,运转可靠,如选用单台主机,也具有明显的经济优势而不降低其可靠性。

标准型直燃机供热量是制冷量的80%。如果热负荷大(如制冷时供卫生热水,或采暖时供卫生热水或采暖负荷大于制冷负荷),则可以选择高压发生器加大型以提高供热能力,或选择大冷量机组来实现(这样初始投资较大)。每加大一号高压发生器,供热能力增加20%,即ΔQ=0.8×0.2=0.16。若系统需夏季制冷、冬季采暖并供应卫生热水(满足夏季制冷量要求选定机型后校核冬季供热量),则应满足以下要求:

(1)满足夏冬两季使用要求。

(2)如冬季热负荷大,采取加大高压发生器来满足使用要求。

(3)如冬季热负荷大,采取加大机组型号来满足使用要求。若须加大机组型号满足使用要求,则夏季靠调节燃烧器以保证经济运行。在过渡季节,系统靠调节燃烧器火头以保证经济运行。另外,制冷量和供热量的比例也可利用一些阀门来调节实现。(www.xing528.com)

6.风冷热泵机组

风冷热泵机组的容量通常是根据建筑物的夏季冷负荷来选择,同时,对冬季热负荷进行校核计算。若机组供热量大于采暖负荷,则该机组满足冬季采暖要求;若机组供热量小于采暖负荷:当机组供热量小于或等于采暖负荷的50%~60%时,可增加辅助电加热装置;反之,则应综合考虑初始投资和运行费用来确定机组的容量,即适当加大机组的装机容量

风冷热泵机组空调系统的辅助电加热装置的形式有:在风机盘管系统中设置小型锅炉,以此来提高冬季机组的供水温度;在有其他热源(热水或废热水)时,可采用板式热交换器提高冬季供水温度;采用直烧式(气源可为水煤气、天煤气、柴油等)加热器提高冬季供水温度;采用电加热器提高冬季供水温度。

蓄冷(热)负荷在选择风冷热泵机组时,还应考虑建筑物的蓄冷(热)负荷。一般公共建筑,空调设备往往是间歇运行,即白天运行、夜间关闭。这样,在第二天运行时,由于建筑物的蓄冷(热),房间温度需要运行一定的时间后才能达到设定值。如果要求缩短这一时间,在选择机组时就要考虑蓄冷(热)负荷。它与预冷(热)时间有关,一般预冷(热)时间按2~3h计。

7.组合式空调机组

目前,在各类综合性功能高层建筑的中央空调系统中,往往对所需温度、湿度、新风量、冷(热)负荷的空气气流组织,采用分层或分区进行集中处理,其优点是便于建筑物内的物业管理和使用中的节能。

组合式空调机组的特点是以功能段为组合单元,用户可根据空气调节和空气处理的需要,任选所需各段进行自由排列组合,有极大的自由度和灵活性。考虑到运行和检修方便、气流均匀等因素,应适当设置中间段。选型时必须注意以下几点:

(1)向制造厂家提供组合式空调机组所需功能段的组合示意。示意图上应注明所选机组的型号、规格、段号、功能段长度、排列先后次序,以及左右式方位等基本要求。

(2)组合式空调机组的操作面规定如下:

空调外机设备

1)送、回风机有传动皮带的一侧。

2)袋式过滤器能装卸过滤袋的一侧。

3)自动卷绕式过滤器设有控制箱的一侧。

4)冷(热)媒进、出口的一侧有排水管一侧。

5)喷水室(段)喷水管有接水管的一侧。

当面对机组操作时,气流向右吹为右式;反之则为左式。选型订货时需要说明所需机组的左、右式。

(3)选用表冷器、加热器和消声器前,必须设置过滤器(段),以保护换热器和消声器表面的清洁度,防止堵塞孔、缝,并应设置中间段。

(4)喷水段、表冷段等,除已有排水管接至空调机组外,还应考虑排水的水封装置。

(5)选用喷水室(段)时,应说明几级几排。

(6)选用表冷器、加热器(段)时,应注明形式和排数,使用的冷(热)媒性质、温度和压力等。机组用蒸汽供热时,空气温升不小于20℃;以热水加热时,空气温升不小于15℃。

(7)选用干蒸汽加湿器需要说明加湿量、供汽压力和控制方法(手动、电动或气动)。

(8)选用风机段需要说明风机的型号、规格、安装方式、出风口位置,风机段前应设置中间段,保证气流均匀。新风机组的空气焓降应不小于34kJ/kg。

(9)注明各风口接口的位置、方向和尺寸,送、回风阀的形式及规格,采用的控制方式(手动、电动或气动)。风机出口应有柔性短管,风机底座应有减振装置。

(10)需要留出的观察孔及仪表安装孔位置和个数,风机供电的引线位置走向。

(11)机组的基础应高于室内地平面,基础四周应设有排水沟或地漏,以便排除冷凝水和放空设备底部存水。

(12)机组四周或机组与机组(多台)布置时,应留出足够的操作和检修空间。

(13)考虑到机组防腐性能,箱体材料最好选用镀锌钢板、玻璃钢或特殊铝合金。对于黑色金属制作的构件表面,应进行过防腐处理;对于玻璃钢箱体,应采用氧指数不小于30的阻燃树脂制作。

(14)机组漏风率标准:

1)机组内静压保持700Pa时,机组漏风率不大于3%。

2)净化空调系统的机组内静压保持1 000Pa、洁净度低于1 000级时,机组漏风率不大于2%;洁净度高于或等于1 000级时,机组漏风率不大于1%。

对机组性能考核要求:机组的风量、余压、供冷量和供热量的实测值应大于或等于其名义值的93%。机组的水阻力和输入功率的实测值不得大于其名义值的110%。

①基本参数应符合下列规定:

a.机组风量实测值不低于额定值的95%,全压实测值不低于额定值的88%。

b.机组额定供冷量的空气焓降应不小于17kJ/kg;新风机组的空气焓降应不小于34kJ/kg。

c.机组供热量的空气温升至少应不小于:蒸汽加热时温升20℃,热水加热时温升15℃。机组在85%的额定电压下能正常激活和工作。

②机组的盘管及其管路在下列相应条件下应能长期正常运行且无渗漏:

a.冷水盘管在980kPa压力下或通热水使用时,在980kPa压力、60℃的热水条件下。

b.热水盘管在980kPa压力、130℃的热水条件下。

c.蒸汽盘管在70kPa压力、112℃的蒸汽条件下。

机组箱内的隔热隔声材料应具有无毒、无异味、自熄性和不吸水性能。不应使用裸露的含石棉或玻璃纤维的材料。隔热隔声材料与面板之间应粘贴牢固、平整、无缝隙,保证在运行时箱体外表面无凝露。

机组应有凝结水处理设置,在运行中箱体外不应有渗漏水,箱体内不应有积水,排水应通畅。

箱体和检查门应具有良好的气密性,机组的漏风率应不大于5%。检查门锁紧性能要好,防止因内、外压差而自行开关。盘管迎风面的风速超过2.5m/s时,应加设挡水板。喷水段进、出风侧应有挡水板。

机组箱体应具有足够的刚度,在运行中不应产生变形。机组采用黑色金属材料制成的构件,其表面均应做防腐处理。

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