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冷冻站系统设计
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某娱乐中心冷冻站设计方案

前言
  在空调技术快速发展的今天,工程设计中究竟选用哪一种冷(热)水机组?其经济性能、技术性能如何?本文以某工程为例,详细比较了水冷螺杆式冷水 机组、风冷热泵螺杆式冷热水机组、直燃型溴化锂吸收式冷热水机组的经济技术性能,希望对工程设计中合理选择冷(热)水机组有所帮助。
工程概况及方案考虑
  该娱乐中心为一座3层建筑,局部4层,建筑面积共5620m2。1层为冷冻站、厨房、中西餐厅、美容中心、浴室(内设冷、温、热水冲浪浴池,淋 浴等)及客房(内设桑拿浴或按摩浴缸)。2层部分为KTV包房,其余为客房。3、4层全部为客房。2、3、4层客房均有浴缸等卫生设施。
  娱乐中心设有风机盘管空调系统和集中供卫生热水系统。本冷冻站即负担空调系统冷、热量供应和卫生热水系统热量供应。系统冷热负荷见表1。
  冷热负荷表1
 

 

空调系统

卫生热水系统

 

夏季(冷负荷)

冬季(热负荷)

夏季(冷负荷)

冬季(热负荷)

负荷/KW

747

632

471

816

水温/℃

7/12

60/55

65/40

65/40

 
本工程考虑三个方案:
  方案1选用2台水冷螺杆式冷水机组,设计工况产冷量分别为490KW和324KW,合计814KW,夏季供空调系统冷量;选用一台燃油热水器,设计工况产热量1454KW,夏季供卫生热水系统热量,冬季供空调系统热量和卫生热水系统热量。
方案2选用一台直燃型溴化锂吸收式冷热水机组,设计工况产冷量805KW,产热量678KW,夏季供空调系统冷量,冬季供空调系统热量;选用一台燃油热水器,设计工况产热量827KW,夏季、冬季供卫生热水系统热量。
  方案3选用2台风冷螺杆式冷热水机组,设计工况产冷量380KW,合计760KW;产热量304KW,合计608KW,夏季供空调系统冷量,冬季供空调系统热量;选用1台燃油热水器,设计工况产热量为872KW,夏季、冬季供卫生热水系统热量。
  各方案的技术经济性各方案的技术经济性比较(见表2)
  因各方案燃油供应系统、卫生热水供应系统(除燃油热水器)均相同,故不进行比较。方案1、2、3供冷供热量均按表1(方案3冬季空调系统供热量为608KW)。
  各方案的技术经济性分析由表2可以看出:
初投资
  方案1最低,方案2次之,方案3最高。
  方案2中直燃型溴化锂吸收式冷热水机组燃料供应系统与燃油热水器共用,故不需再增加此项投资。
运行费
  夏季:方案1最低,方案2次之,方案3最高;
  冬季:方案2最低,方案1次之,方案3最高。
折旧费
  方案1最低,方案2次之,方案2最高。
  表2各方案技术经济性
 

项目

方案1

方案2

方案3

设计工况产冷量(夏)/KW

814

814

760

水温/℃

7/12

7/12

7/12

设计工况产热量(冬)KW

1454

678

872

608

872

水温/℃

65/57

60/55.8

65/40

45/40

65/40

机房面积/m2

198

184.5

144

耗电量/KW

设备容量

279

87.7

294.4

运行容量(夏)

236.5

87.7

289.8

运行容量(冬)

19.1

27.5

240.2

最大小时耗油量/kg/h

(夏)

42.3

99.5

42.3

(冬)

130

124.7

73.4

初投资/元

土建费①

237600

221400

172800

设备费②

710737

1425945

1814896

安装费

58276

48896

26210

电力增容费/元

供配电贴费③

139500

43830

147150

电源建设资金

310000

97400

327000

其它

31000

9740

32700

合计

1487113

1847211

2520756

运行费④/元/h

(夏)

246.8

271.7

282.0

(冬)

292.1

286.2

316.1

折旧费⑤/元/a

52537

158607

120415

负荷调节范围

(夏)

15%~100%

20%~100%

15%~100%

无级调节

无级调节

无级调节

(冬)

30%~100%

30%~100%

30%~100%

无级调节

无级调节

无级调节

控制操作

自动保护,自动控制,手动调节,操作简单

电脑自动控制,自动保护,负荷自动调节,操作简单,(键开机,键关机)

电脑自动控制,自动保护,负荷自动调节,操作简单,(键开机,键关机)

耗电量
  方案2最低,方案1次之,方案3最高。
  耗电量增大,不仅电力增容费增加,自备电源的容量和费用也随之增加,因些该项投资亦很可观。对于中、西部等电力供应比较紧张的地区,高档娱乐、 休闲中心必须考虑自备电源。方案2自备120KW柴油发电机组,夏季停电时,即可保证空调系统和小功率电器运行。而方案1和方案3则分别需270KW和 330KW,甚至方案1、3因需太大的自备电源而无法办到。
噪声和振动
  方案1噪声和振动都较大,因冷水机组设在大楼内,噪声和振动若处理不好将影响大楼的室内环境。
  方案2噪声和振动都很小,不会影响大楼室内环境。
  方案3噪声和振动较小,但冷热水机组设在屋顶上,需采取减振措施。
运行可靠性
  方案1设备故障率较低,且2台设备可互相备用,运行可靠性高。
  方案2为单台设备,备用性差。但溴化锂吸收式冷(热)水机组本身转动部件少,设备故障率低,运行可靠性高。国产溴化锂吸收式制冷机一般7~15d抽一次真空,抽真空不影响机组运行。对机组的清洗和维护可在春秋季节停机时进行。
  方案3设备故障率低,且2台设备可互相备用,运行可靠性高。
机房面积
  方案1设备外形最小,但选2台设备,机房面积最大。
  方案2为单台设备,虽然设备庞大,但机房面积并不太大。
  方案3虽然所选设备庞大,并为2台,但因冷热水机组置于屋顶上,不占机房面积,因而方案3机房面积最小。
结论
  方案1选择国产水冷螺杆式冷水机组,价格便宜,体积小,技术成熟,运行可靠,使用寿命长。但噪声大、振动大、耗电量大。虽然制冷量调节方便,但 耗电量减少不大,大、中型机房需不同冷量机组搭配使用。若采用半封闭压缩机或进口压缩机,噪声、振动可减小,但价格却高得多。
  方案2溴化锂吸收式冷(热)水机组,耗电量很少,转动部件少,故障率低,运行可靠,噪声小,振动小,制冷量调节方便,中小型机房可单台使用。机组以LiBr水溶液为工质,对大气环境污染较少。寿命比螺杆式机组短。冷却水耗量比螺杆式机组大。
  目前,国内风冷热泵螺杆式冷(热)水机组压缩机多为进口,且为多台压缩机组合。运行可靠,操作管理方便,制冷量调节方便,噪声振动较小,无需冷 却水系统。可放置在屋顶或室外地坪上,减少机房面积,甚至可以不要机房,这一点对于商业性建筑非常有利。但机组价格高,耗电量大。冬季供热受室外气温影响 较大。室外气温降低,机组制热量减少,效率降低。当空气换热器表面温度低于0℃时,表面将结霜,机组需定期进行除霜,既耗能,又影响供热。供热水温度较 低,不超过50℃,影响末端空调设备换热效率。
  任何一种冷冻站方案都不能尽善尽美。工程中要因地制宜,既要考虑冷冻站的初投资、运行费等经济性能,也要考虑冷冻站的噪声、振动、运行、操作、维护管理等技术性能,与工程整体及周围环境相协调;既要考虑当前投资效益,也要考虑长远利益,合理选择冷冻站方案。
  经综合考虑本工程拟选用方案2。
  注:
  ①土建造价按1200元/m2计。
  ②设备费仅包括流程图中出现的设备(含燃油热水器)。设备费为设备单价加8%运杂费、安装调试费。
  ③电力增容费功率因数按90%计,供配电贴费450元/(KVA),电源建设资金1000元/(KVA),其它100元/(KVA)。电源建设资金兑现电量3a后开始还本付息,分10a等额还清。
  ④0#柴油价2150元/t。动力电价0.659元/KWh(娱乐中心)。
  ⑤折旧年限房屋按30a计,直燃型溴化锂吸收式。