多联机空调与集中式中央空调方案设计比较

多联机空调与集中式中央空调方案设计比较
　　●项目概况：
　　潍坊某单位餐厅原建筑面积1800 ㎡左右，现改造后建筑面积增加到2500 ㎡左右，楼层为三层(局部四层)，功能包括职工餐厅，小厢，会议室等。每层建筑面积约640 ㎡，根据甲方要求现增设中央空调。
　　●空调负荷：
　　单位面积空调冷负荷取320W/㎡，空调面积约2100 ㎡，总冷负荷为650KW。
　　●比较方案：
　　◆螺杆机组+冷却塔+循环水泵+风机盘管
　　◆风冷热泵+循环水泵+风机盘管
　　◆多联机中央空调
　　1系统原理比较
　　1.1 螺杆机组 中央空调系统
　　螺杆机组的核心是采用螺杆式压缩机。该压缩机是一种回转式的容积式气体压缩机，能在低蒸发温度或高压缩比工况下可单级压缩，通过滑阀装置，使制冷量可在10～100%范围内进行调节。螺杆机组COP 值较高，但通过水载体输送到客户末端，有一定的冷量损失，而且只能实现单冷，制热还需另外配置锅炉等加热装置。
　　1.2 风冷热泵集中中央空调系统
　　风冷热泵机组的输送介质通常为水溶液。它通过室外主机产生空调冷/热水，由管路系统输送至室内的各末端装置;在末端装置处冷/热水与室内空气进行热量交换，产生出冷/热风，从而消除房间冷/热负荷。它是一种集中产生冷/热量，但分散处理各房间负荷的空调系统型式。
　　该系统的室内末端装置通常为风机盘管。目前风机盘管一般均可以调节其风机转速(或通过旁通阀调节经过盘管的水量)，从而调节送入室内的冷/热量，因此该系统可以对每个空调房间进行单独调节，满足各个房间不同的空调需求，同时其节能性也较好。但冷热水输配系统所占有一定安装空间。
　　1.3 多联式空调机组
　　其工作原理是：由控制系统采集室内舒适性参数、室外环境参数和表征制冷系统运行状况的状态参数，根据系统运行优化准则和人体舒适性准则，通过变频等手段调节压缩机输气量，并控制空调系统的风扇、电子膨胀阀等一切可控部件，保证室内环境的舒适性，并使空调系统稳定工作在最佳工作状态。
　　多联机空调系统是在空调系统中，通过控制压缩机的制冷剂循环量和进入室内换热器的制冷剂流量，适时地满足室内冷热负荷要求的高效率冷剂空调系统。多联机空调系统需采用变频压缩机、多极压缩机、卸载压缩机或多台压缩机组合来实现压缩机容量控制;在制冷系统中需设置电子膨胀阀或其它辅助回路，以调节进入室内机的制冷剂流量;通过控制室内外换热器的风扇转速积，调节换热器的能力。
　　在变频调速和电子膨胀阀技术逐渐成熟之后，变频多联机空调系统普遍采用变频压缩机和电子膨胀阀。
　　空调系统在环境温度、室内负荷不断变化的条件下工作，而且系统各部件之间、系统环境与环境之间相互影响，因此多联机空调系统的状态不断变化，需通过其控制系统适时地调节空调系统的容量，消除其影响，是一种柔性调节系统。
　　分析结果：螺杆机组与风冷热泵通过二次载体水进行传送冷热量，冷热量会有一定的损失，而多联机是直接通过冷媒进行冷热交换，无二次载体，比较节能。
　　2 造价比较
　　2.1、螺杆式冷水机组+供热锅炉+板式换热器+循环水泵+冷却塔+风机盘管
　　项目名称造价预算(万元)
　　螺杆式冷水机组60.0 30
　　冷却水循环泵2.4
　　冷冻水循环泵2.0
　　冷却塔3.9
　　供热锅炉+锅炉房8.1
　　冷水机组土建机房费用5.3
　　风机盘管等末端设备27.4 12
　　其他材料和安装调试费15.0
　　合计124.1 79.1
　　2.2 风冷热泵系统
　　项目名称造价预算(万元)
　　风冷热泵外机65.0 40
　　辅助设备(包括水泵，膨胀水箱等) 20.0
　　风机盘管等末端设备27.4 12
　　其他材料和安装调试费15.0
　　合计127.4
　　2.3 多联机系统
　　项目名称造价预算(万元)
　　室外机55.0
　　室内机45.0
　　工程安装费22.0
　　合计122.0
　　分析结果：变频一拖多中央空调的一次性投资和风冷热泵机组，螺杆式冷水机组系统的一次性投资相差不多。
　　3.运行费用分析
　　3.1 运行时间分析
　　食堂每天的使用的时间为中午和傍晚两段时间，按每段的使用时间为30 分钟计，每天的使用时间为1小时。
　　冷水机组系统的结构特点(有一个冷媒和水进行冷热交换的过程)，所以夏季必须在吃饭前40 分钟开启室外主机，开饭前10 分钟开启室内末端进行房间预冷，因此夏季冷水机组系统真正的运行时间为每天150 分钟(2.33 小时)。冬季运行时必须在开饭前1.5 小时开启供热锅炉，以使锅炉内的水温达到要求，开饭前30 分钟打开循环水泵，以使系统内的空调水得到预热，开饭前10 分钟开启室内末端进行房间预热。因此冬季供热锅炉的运行时间为每天180 分钟(3 小时)，空调循环系统的运行时间为每天150分钟(2.33 小时)。
　　风冷热泵系统的结构特点(有一个冷媒和水进行冷热交换的过程)，所以必须在开饭前40 分钟开启室外主机，开饭前10 分钟开启室内末端进行房间预冷，因此风冷热泵系统真正的运行时间为每天140分钟(2.33 小时)。
　　变频一拖多中央空调系统只需在开饭前10 分钟开启室内机进行房间预冷，因此变频一拖多中央空调系统真正的运行时间为每天80 分钟(1.33 小时)。
　　3.2 空调能耗分析
　　冷水机组系统制冷时的总耗电量约为160.3 KW/h(包括冷水机组，循环水泵，冷却塔，风机盘管等)，在制热时的总耗电量约为9.75KW/h，耗油量约为46.6 K8/h
　　风冷热泵系统总耗电量约为248 KW/h。
　　变频一拖多中央空调耗电量约为105 KW/h(制热和制热的平均数值)
　　3.3 运行费用分析
　　取每年运行180 天，冬季和夏季各90 天。电费为1 元/KWh，柴油价格为4 元/Kg。
　　冷水机组系统年运行费用为：
　　1×90×2.33×160.3+1×90×2.33×9.75+4×90×3×46.6=85987 元
　　风冷热泵系统年运行费用为：
　　1×180×2.33×620/2.5=104011 元
　　(备注：风冷热泵系统的耗电量中还未计算循环水泵的耗电量)
　　变频一拖多空调系统年运行费用为
　　1×180×1.33×620/3.5=42408 元
　　分析结果：变频一拖多中央空调运行费用不到冷水机组，风冷热泵系统运行费用的一半。
　　另一种情况是我的一些认识
　　项目概况：
　　潍坊某单位餐厅原建筑面积1800 ㎡左右，现改造后建筑面积增加到2500 ㎡左右，楼层为三层(局部四层)，功能包括职工餐厅，小厢，会议室等。每层建筑面积约640 ㎡，根据甲方要求现增设中央空调。
　　空调负荷：
　　单位面积空调冷负荷取310W/㎡，空调面积约2000 ㎡，总冷负荷为620KW。
　　比较方案：
　　螺杆机组+冷却塔+循环水泵+风机盘管(空调主机按照系统容量的80%进行配置 选择500KW机组)
　　风冷热泵+循环水泵+风机盘管(空调主机按照系统容量的80%进行配置 选择8台65KW风冷模块机组)
　　多联机中央空调 选择现在市场上销售最好的大金的VRV3 外机为48P 3台 40P 1台
　　2 造价比较
　　2.1、螺杆式冷水机组+供热锅炉+板式换热器+循环水泵+冷却塔+风机盘管
　　项目名称造价预算(万元)
　　螺杆式冷水机组60.0 30 (厂家出货为22万到24万商家20%的利润 则最高为27-30万)
　　冷却水循环泵2.4
　　冷冻水循环泵2.0
　　冷却塔3.9
　　供热锅炉+锅炉房8.1
　　冷水机组土建机房费用5.3
　　风机盘管等末端设备27.4 13.5万 (厂家出货为10万到11万商家20%的利润 则最高为12.3-13.5万)
　　其他材料和安装调试费15.0
　　合计124.1 (实际工程造价为70.2万)
　　2.2 风冷热泵系统
　　项目名称造价预算(万元)
　　风冷热泵外机65.0 (厂家出货为30万到31.5万商家20%的利润 则最高为38-39.5万)
　　辅助设备(包括水泵，膨胀水箱等) 20. 29万(水泵1.5万 水箱以及其它阀门等空调风管28-29万就可)
　　风机盘管等末端设备27.4 13.5万 (厂家出货为10万到11万 商家20%的利润则最高为12.3-13.5万)
　　合计127.4 (实际工程造价为82万)
　　2.3 多联机系统
　　项目名称造价预算(万元)
　　室外机55.0
　　室内机45.0
　　工程安装费22.0
　　合计122.0
　　分析结果：变频一拖多中央空调的一次性投资和风冷热泵机组，螺杆式冷水机组系统的一次性投资相差不多。
　　方案一最省，方案二次之，投资最大的是方案三。
　　3.运行费用分析
　　3.1 运行时间分析
　　食堂每天的使用的时间为中午和傍晚两段时间，按每段的使用时间为30 分钟计，每天的使用时间为1小时。
　　冷水机组系统的结构特点(有一个冷媒和水进行冷热交换的过程)，所以夏季必须在开饭前40 分钟开启室外主机，开饭前10 分钟开启室内末端进行房间预冷，因此夏季冷水机组系统真正的运行时间为每天140 分钟(2.33 小时)。冬季运行时必须在开饭前1 小时开启供热锅炉，以使锅炉内的水温达到要求，开饭前40 分钟打开循环水泵，以使系统内的空调水得到预热，开饭前10 分钟开启室内末端进行房间预热。因此冬季供热锅炉的运行时间为每天180 分钟(3 小时)，空调循环系统的运行时间为每天140分钟(2.33 小时)。
　　风冷热泵系统的结构特点(有一个冷媒和水进行冷热交换的过程)，所以必须在开饭前40 分钟开启室外主机，开饭前10 分钟开启室内末端进行房间预冷，因此风冷热泵系统真正的运行时间为每天140分钟(2.33 小时)。
　　变频一拖多中央空调系统只需在开饭前10 分钟开启室内机进行房间预冷，因此变频一拖多中央空调系统真正的运行时间为每天80 分钟(1.33 小时)。
　　620KW的机组冷冻水流量为105-100CMH 冷冻水总容量为2 M3(在此为了公平起见为3 M3进行计算。)
　　在空调非运行时间冷冻水温度为27度(此温度假设德非常高了，正常情况下会在20度)
　　则把27度的水冷冻到7度需要的冷量为4200*1000*3*(27-7)=252000000 W
　　需要的时间为252000000/(620*1000)=406秒 就是说7分钟就可以把所有的冷冻水冷冻到7度 加上开机准备时间的话最多也就10分钟而已。
　　空调面积为2000平方米 以层高3米计算 一共为6000M3 以室内温度为32 /60%计算(实际上不可能有那么高的温度)把他冷却到26/60%计算 在不考虑其它负荷只考虑此部分负荷的情况下需要能量为：(78.5-58.5)*6000*1.2*1000=144000000 W 需要时间为144000000/(620*1000)=232秒就是说4分钟就可以把室内温度降低到需要的范围加上开机准备时间的话最多也就10分钟而已。
　　但是方案一和方案二可以提前5分钟关机
　　3.2 空调能耗分析
　　冷水机组系统制冷时的总耗电量约为160.3 KW/h(包括冷水机组，循环水泵，冷却塔，风机盘管等)，在制热时的总耗电量约为9.75KW/h，耗油量约为46.6 K8/h
　　风冷热泵系统总耗电量约为248 KW/h。
　　变频一拖多中央空调耗电量约为105 KW/h(制热和制热的平均数值)
　　冷水机组系统制冷时的总耗电量约为160.3 KW/h(包括冷水机组，循环水泵，冷却塔，风机盘管等)，在制热时的总耗电量约为9.75KW/h，耗油量约为46.6 K8/h
　　冷水机组系统制冷时的冷水机组106KW，循环水泵11KW+15KW，冷却塔5.5KW，总耗电量约为137.5 KW/h，在制热时的总耗电量约为9.75KW/h，耗油量约为46.6 K8/h
　　风冷热泵机组 173KW 循环水泵11KW系统总耗电量约为184 KW/h。(按照麦克维尔参数)
　　变频一拖多中央空调耗电量内外机配比为1.2 主机总制冷量为516KW 总制冷功率为167.4KW KW/h(制热和制热的平均数值)具体可以参照大金最新的VRV3样本
　　下面为多联机组的内外高差等系数的冷量修正表
　　如果按照48P/40P机组的一般总管长为150米以上，这里以100米计算则修正系数为0.78
　　3.3 运行费用分析
　　取每年运行180 天，冬季和夏季各90 天。电费为1 元/KWh，柴油价格为7.5元/Kg。
　　冷水机组系统年运行费用为：
　　1×90×1.5×137.5+1×90×1.5×9.75+7.5×90×1.5×46.6=67061.25元
　　风冷热泵系统年运行费用为：
　　1×180×1.5×184=49680 元
　　变频一拖多空调系统年运行费用为
　　1×180×1.33×167.4/0.8=50094.45 元
　　分析结果：变频一拖多中央空调运行费用不到冷水机组，风冷热泵系统运行费用的一半。
　　方案一由于系统复杂以及运行费用比较大所以舍去。
　　方案二跟方案3运行费用差不多，但是考虑到投资费用方面2者相差40万，所以推荐使用方案。