上海某中心空调设计方案.doc

上海某中心空调设计方案 工程概况　　冷热源系统　　文化中心，占地面积6.7万平方米，总建筑面积14万平方米，其中地上为单层的18,000座多功能剧场及环绕主场馆的周边六层建筑，地下为两层建筑。夏季空调最大设计冷负荷为14950kW(4250Rt)，冷负荷指标为119W/m2;冬季空调最大设计热负荷为9200kW，热负荷指标为74W/m2。 　　文化中心毗邻黄埔江边，根据水文资料，黄埔江水表层温度夏季为26~32，中下层水温只有15~22;冬季表层最低温度为3~8，中下层水温为10~15[2]。江水的温度特性使得黄浦江水成为水源热泵的理想热源，不过由于江水水质属于V类，水中杂质比较多，需要使用防腐措施，但是结合水过滤系统恰好可以满足需求。 　　采用江水源作为空调系统冷热源，通过输入少量的高品位能源(如电能)，实现低温位热能向高温位转移，可大幅降低用户的能源使用费用，减轻环保压力。 表 2 上海黄浦江表层水温实测数据 °C 　　考虑到本项目夏季冷负荷比冬季热负荷大很多，而夜间冷负荷需求又较小的特性，文化中心采用了江水源热泵和冰蓄冷空调相结合的方案。夏季夜间在满足冷负荷需求同时可以利用夜间低谷电力蓄冰，日间电力高峰时使用蓄冰的冷量和江水源热泵机组联合运行，实现日间的冷量供应。冬季江水源热泵制热可满足约55%总热负荷量，其余使用锅炉辅助制热。 　　该系统配置共采用了5台三级压缩离心式冷水机组，其中3台为650Rt的江水源双工况蓄冰离心式冷水机组，另2台为650Rt的江水源热泵离心式冷水机组。夏季供空调冷水6/13℃，采用了大温差小流量方案，进一步节省运行费用;冬季则提供40/45℃的空调热水。 　　三级压缩离心式冷水机组　　本项目采用的三级离心式冷水机组，能提供超常压头和超常的负荷调节范围，不仅冬季可以提供高温热水，而且夏季也可以实现制冰工况与制冷工况的安全切换，这是常规的单级离心式冷水机很难完成的。另外与螺杆机组蓄冰相比，离心机具有单机制冷量大、效率高的优点，不仅能节省工程的初投资，而且还可以节约系统的运行费用，其投资回收年限远短于螺杆机。 　　文化中心采用的三级压缩式离心机组为电机与压缩机直接传动，无齿轮传动的损耗，机组运行可靠，且具有变流量补偿功能，其变流量范围更宽广，极其适合应用于大温差小流量系统，这样进一步节省了冷水系统整体运行能耗。 　　文化中心采用的三级压缩式离心机组使用了环境友好型制冷剂 R123。根据国标《制冷剂编号方法和安全性分类》新版GB/T 7778-2008的定义， R123和R134a都是环境友好型的制冷剂，都可以在美国绿色建筑协会的LEED评价标准中获得评分。但是R123采用负压运行，冷媒泄漏量小,从臭氧层破坏、温室效应、高效节能、短的大气寿命等几个方面综合评价，R123机组对环境的综合影响要比R134a机组小。 　　江水源冰蓄冷系统　　本项目中的冰蓄冷系统采用了3台三级压缩离心式冷水机组，单台空调工况(6/13℃)制冷量为2286kW(650Rt)COP=5.1，制冰工况(-2.3/-5.6℃)制冷量为1498kW(426Rt)COP=4.4;蓄冰装置总蓄冰量为32000kWh(9098Rth)，占设计日空调总冷量的20%。载冷剂采用体积比为25%的乙二醇溶液。 　　冰蓄冷系统在控制上采用了成熟的分量蓄冰，设计采用主机优先的运行策略，部分负荷时可融冰优先运行。 　　空调冷却水直接使用分级过滤处理后的江水，减少了污垢，提高了换热效率。同时，机组换热器中采用铜镍合金管，加强了防腐功能，并配备自动清洗装置，提高了机组长期运行的可靠性和性能稳定性。 　　江水源热泵系统 　　本项目的江水源热泵系统采用了2台2286kW(650t)三级压缩离心式热泵冷水机组，夏季江水设计温度为30/35℃，提供6/13℃的空调冷水，COP=5.1;冬季江水设计温度为6.77/3℃，提供40/45℃的空调热水，COP=4.1。从以上参数可以看出机组制冷能效并不突出，其节能优势在于供热工况。由于冬季大部分运行时间均优于设计工况，全年综合考虑其节能效果明显。 　　为了减少换热损失和避免水系统污染，考虑到热泵机组换热器的特点，热泵机组采用阀门切换方式而双工况机组则不切换(见表3)。 　　表 3 江水源机组水源切换方式 　系统集成 　　江水源热泵机组在夏季和冰蓄冷机组联合供冷，约占设计冷负荷的40%;冬季由于江水温度较低，为保证供热品质，采用热泵机组和锅炉联合供热，热泵机组供热量约为设计负荷的55%。 　　设计日负荷平衡表见图1 和 图2。 　　图 1 夏季设计日100%负荷平衡表 　　图 2 冬季设计日100%负荷平衡表 　能效评价　　为分析联合运行的经济性，将本项目与常规方案(离心式冷水机组与锅炉供热)进行对比。 　　表 4 冷热源方案