空调冷源系统及热回收系统的优化设计

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1空调系统设计

1.1冷热源设计

该工程空调计算冷负荷为1058kW，计算热负荷为423kW。由于该项目的功能特性决定了其空调设备同时开启的情况极少，故在冷热源装机容量的选择上取同时使用系数为较小值，制冷时的同时使用系数约为0.8，制热时约为0.6。由此，该工程选用了2台60冷吨(211kW)的螺杆式水冷冷水机组(其中有1台为热回收型机组)、1台120冷吨(422kW)热回收型螺杆式水冷冷水机组作为冷源，集中放置于地下一层空调主机房。热源选用2台额定制热量为130kW模块式风冷热泵机组作为热源，同时该风冷热泵机组可兼作过渡季节或夜间的极低负荷以及高峰负荷时的冷源。冷源系统的冷却塔及风冷模块式热泵机组放置于二层露天平台处，水泵则统一置于地下一层主机房内，方便集中统一管理。如图1所示为空调冷热源系统流程图。

1.2空调水系统设计

结合本工程业主方的要求及整体管理水平，该空调水系统以方便有效的管理为原则，以合理的节能运行为目的进行设计。空调水系统采用分区两管制，按照建筑功能，分为客房区域、餐饮区域及办公会议区域。各区供冷/供热转换在主机房内分集水缸的各环路总管上设手动蝶阀实现手动切换。空调冷却水、冷冻水、供暖热水系统均为水泵与主机一对一的一次泵定流量系统。冷冻水/冷却水/供暖水系统均采用二管制异程式系统。冷冻水供回水温度为7℃/12℃;冷却水供回水温度为32℃/37℃;供热系统供回水温度为45℃/40℃。

1.3热回收系统设计

为了降低能耗，酒店建筑一般需要设计空调热回收系统，利用回收其冷水机组的冷凝热来获得免费的生活热水，而广东地区明确规定采用集中空调系统的大面积酒店建筑应当配套设计和建设空调废热回收利用装置。本工程空调热回收系统分别由1台制冷量为60RT(211kW)的热回收型螺杆式冷水机组和1台制冷量为120RT(422kW)的热回收型螺杆式冷水机组、2台热回收循环水泵以及2个梯级蓄热水罐组成。空调热回收热水系统主要为该工程的客房区及厨房区提供生活热水，同时综合考虑了热水管网的回水加热循环。空调热回收系统的设计热水供/回水温度为60℃/35℃。分别为冷凝热回收系统流程图(空调主机侧)及冷凝热回收系统流程图(水专业侧)。

2系统节能性分析

2.1冷源系统节能分析

该空调系统的冷源具有大小主机搭配、并且与风冷热泵机组互为备用，基本可以满足该项目的各种不同运行工况，同时有效避免了冷源容量配置过大，可降低初投资成本，其运行也比较节能。

2.2空调水系统节能分析

空调水系统根据项目特点设计为分区两管制系统，实现客房区及餐厅区不同时段冷热负荷需求，在满足实际需求的同时运行更加节能。冷冻水泵、冷却水泵及热水泵与主机采用一对一的连接方式，以达到合理的流量分配及稳定的运行效果，同时采用定流量系统运行，减少了系统控制的复杂性，运行更加可靠，但是系统节能性相对变流量系统会差一些。

2.3热回收系统节能分析

2.3.1热回收的基本原理本工程的空调热回收系统采用了回收冷水机组的冷凝热。冷水机组冷凝热回收系统就是把制冷循环中制冷工质冷凝放热过程释放的热量利用来制备生活热水。由文献及相关厂家的实际测试数据可知，标准测试条件下(热水供回水温度一般为55℃/30℃)冷水机组的显热回收量约为制冷量的12.5%～15%范围内，很多时候可按照15%计算。当热水的供回水工况与测试工况不一致时则需根据实际情况分析，具体方法可按照文献的分析方法计算得出总热回收量。

2.3.2热回收系统设计分析由于传统热回收系统存在一系列的问题，故本文在文献的热回收系统基础上进行了以下几点的优化设计。

(1)为了减少热水罐的蓄水时间以及为了避免进水温度对主机性能系数产生较大的影响，设计工况下的进出水温度为35℃/60℃，温差25℃。

(2)蓄热水罐采用立式水罐，更好的实现了水温分层作用及热水的梯级利用。

(3)本工程的热回收系统考虑了热水管网的回水加热循环，更加充分地利用了冷水机组的冷凝热，更加节能。

(4)控制方面，在热回收系统的回水管上设置温度传感器，当回水温度超过58℃时，输出信号关闭热回收水泵，同时在用水点最远段的回水管上设置温度传感器，当回水温度低于55℃时，输出信号开启水专业的回水循环水泵。按照一台120RT(422kW)的热回收机组来分析，由文献的计算方法可得，该热回收机组的显热回收量为63.3kW，热回收水流量为2.47m3/h，从而根据此水流量及25℃的设计供回水温差即可求出总热回收量为71.8kW，热回收系统设计的总热回收量为制冷量的17%左右。由此可知，供回水温差越大，同等制冷量的情况下的热回收量就越大，但相应的对冷水机组的性能系数影响也就越大。由以上分析可知，热回收系统的实际供回水工况是一直在不断变化的，其热回收量也是一个变数，严格来说分析一个工况范围内的热回收量才更有参考价值，这部分还有待于下一步做更详细的分析计算。

3总结

冷热源系统是中央空调系统的核心部分，其能耗情况的关注应当放在首要地位，在实际工程的设计中应该着重优化设计。在酒店类型的建筑中，因有稳定的热水需求量，其中央空调系统中冷水主机侧的热回收设计是硬性要求，也是重要的节能手段，必须重视和落实。

作者：常先问 陈伟青 单位：中建三局一公司设计院机电事务所 广州瀚华建筑设计有限公司