蒸發冷中央空調系統與常規空調系統方案對比分析

崔瑩 苗小剛

【摘要】針對集中商業建筑與商務辦公樓的功能特點，提出了采用板管蒸發冷卻式螺桿冷熱水機組、采用水冷離心式冷水機組+燃氣鍋爐、采用水冷螺桿式冷水機組+燃氣鍋爐、采用溴化鋰直燃機以及采用多聯風冷模塊機組等多種中央空調系統方案。探討了各種形式中央空調系統的能耗特點，并進行了運行費用的平行對比。結果表明，采用板管蒸發冷卻式螺桿冷熱水機組的中央空調系統具有能耗低、費用省、節能效果明顯以及運行穩定可靠等優點。

【關鍵詞】板管蒸發冷卻;節能;運行可靠

隨著社會經濟的不斷發展，我國的工業科學也發生了創新性的突破，為了滿足當代利一會人們日益增長的物質需求，能源的消耗量逐年上升。如今，節能理念已經深入各行各業的需求計劃之中，針對目前市場上客戶對節省能耗的需求，本文針對某商業群集件建筑進行了多種中央空調系統方案設計，并對各方案進行了技術分析、能耗對比、費用探討等一系列研究。

一、建筑模型概況

（一）業主方提供的重要數據

根據業主方提供，該項目由集中商業部分（建筑面積89013m2）、地下一層商業部分（建筑面積26921m2）、兩棟28層商務辦公樓（建筑面積82015m2）共同構成。

（二）業主方的空調要求

從業主方了解到，該項目的中央空調需求為夏季制冷、冬季供暖。

（三）空調分區情況

結合該項目的整體分布情況，從施工成本、工程造價等多方面考慮，本方案設計中暫定該項目中央空調系統南集中商業部分中央空調系統、地下一層商業部分中央空調系統、兩棟28層商務辦公樓的中央空調系統這三個分區構成，每個分區獨立運行。

二、該項目可能采用的中央空調系統分別介紹

（一）采用板管蒸發冷卻式螺桿冷熱水機組的中央空調系統

采用該種形式的中央空調系統，是以板管蒸發冷卻式螺桿冷熱水機組為空調主機，末端采用風機盤管加新風系統或全空氣系統的中央空調系統。采用該種形式的中央空調系統，無需冷卻水塔、冷卻水泵、冷卻水循環管路、冷卻水控制系統。另外，該種形式的中央空調系統可以實現一套系統的夏季供冷和冬季供暖。該種形式的中央空調系統采用效率最高的蒸發冷卻式的冷凝方式，將室內回收的熱量通過水膜的蒸發將熱量散發到室外大氣，是一種潛熱交換，這種形式的中央空調系統避免了常規風冷機組、水冷機組面臨室外溫度越高制冷效果越差的難題。

（二）采用水冷離心式冷水機組+燃氣鍋爐的中央空調系統

采用該種形式的中央空調系統，是以離心式冷水機組為空調主機，以冷卻水塔為散熱裝置，通過冷卻水泵、冷卻水循環管路將冷水機組與冷卻水塔連接，從而實現夏季制冷的目的。這種形式的中央空調系統只能夏季制冷，而冬季取暖時需要依靠燃氣鍋爐來取暖。夏季制冷和冬季取暖共用中央空調的末端系統，末端系統采用風機盤管加新風系統或全空氣系統。采用該種形式的中央空調系統，通常必須將冷卻水塔放置于屋面，將冷水機組與燃氣鍋爐放置于地下機房。該種形式的中央空調系統將室內回收熱量利用屋面冷卻水塔通過水和空氣的對流換熱將熱量散發到室外大氣，這是一種顯熱交換。該種形式的中央空調系統，當室外溫度越高，其向室外大氣的散熱能力越差，制冷效果越差，同時耗電增加。另外，這種形式的中央空調系統，由于單臺冷水機組制冷量大，運行功率大，通常需要高壓啟動，對機房配電系統有較高要求，需要獨立配置高壓變壓器，離心式冷水機組存在“喘震”問題，靈活調節性差。

（三）采用水冷螺桿式冷水機組+燃氣鍋爐的中央空調系統

采用該種形式的中央空調系統，是以螺桿式冷水機組為空調主機，以冷卻水塔為散熱裝置，通過冷卻水泵、冷卻水循環管路將冷水機組與冷卻水塔連接，從而實現夏季制冷的目的。該種形式的中央空調系統與“采用離心式冷水機組+燃氣鍋爐的中央空調系統”唯一的區別是主機采用了螺桿式壓縮機而非離心式壓縮機。另外，采用螺桿式壓縮機的冷水機組性能穩定、調節性好。

（四）采用溴化鋰直燃機的中央空調系統

采用該種形式的中央空調系統，是以溴化鋰直燃機為空調主機，以冷卻水塔為散熱裝置，通過冷卻水泵、冷卻水循環管路將直燃機組與冷卻水塔連接，從而實現夏季制冷、冬季供暖的目的。該種形式的中央空調系統以天然氣為主要能源，主機無壓縮機，系統耗電量少。但該種形式的中央空調常常被市場認為“節電不節錢”。該種形式的中央空調系統大都應用于工業廢水、廢熱充足的項目，這種項目不以天然氣為主要能源，而是利用工業廢熱為溴化鋰機組的驅動能源，從而實現真正的“節電節錢”運行。對于大型商業項目，一般不建議采用溴化鋰機組。

（五）采用多聯機組的中央空調系統

采用該種形式的中央空調系統，大多是以多聯機組為主機的中央空調系統。這是一種區別于上述任何一種空調系統的氟系統中央空調。該種形式的中央空調系統將整個項目劃分為數目眾多的分區，每個分區采用一套多聯機系統，將每套系統的室外主機集中放置于屋面。該種形式的中央空調系統是一種能耗最高、系統最龐大的空調系統，且該種形式的中央空調系統是類似于家用空調的風冷空調系統，其較之上述任何一種空調系統，最易受到室外溫度的影響。室外溫度越高，其制冷效果越差，耗電量越多;室外溫度越低，其制熱效果越差，而且需要頻繁化霜。業內普遍認為，該種形式的中央空調系統僅適合于別墅、較小面積辦公等場所。

結語

經對比分析，采用板管蒸發冷卻式螺桿冷熱水機組的中央空調系統，具有較高的系統能效比，無需配置冷卻塔，節水效果顯著，無需冷凝水排放系統，配置高檔，運行可靠，控制先進等優點，是建筑環境發展方向的重點研究領域。

參考文獻：

[1]黃翔，孫鐵柱，汪超.蒸發冷卻空調技術的詮釋（3）[J].制冷與空調，2012，12 （4）：1-3.

[2]狄育慧，劉加平，黃翔.蒸發冷卻空調應用的氣候適應性區域劃分[J].暖通空調，2010，40 （2）：108-111.

[3]薛專，蒸發冷卻空調全空氣系統運行控制策略的研究[D].西安工程大學，2013.

[4]王皓.中央空調冷卻水系統常見問題及分析[J].農家參謀，2017 （17）.

[5]許忠.中央空調運行管理節能問題的分析與探討[J].環球人文地理，2017 （16）.

[6]年衛琦，劉雄，楊登科.溶液除濕蒸發冷卻空調制冷系統性能研究[J].流體機械，2008，36 （2）：74-79.