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烏魯木齊四種冷源空調(diào)系統(tǒng)的運行費用比較(一)

作者:CEO 時間:2022-08-03

信息摘要:摘要:本文以烏魯木齊的一項商業(yè)建筑物為工程實例,在確定室外氣侯條件、室內(nèi)設(shè)計標(biāo)準(zhǔn)、冷熱負(fù)荷與濕負(fù)荷特點等情況下,結(jié)合當(dāng)?shù)氐哪茉矗ㄈ缑骸㈦?、氣等)和水價格,除對常規(guī)典型的電制冷空調(diào)系統(tǒng)—方案1、直燃型溴化鋰制冷空調(diào)系統(tǒng)—方案2的全部耗電量、耗氣量、耗水量進(jìn)行冬、夏季全年設(shè)計計算分析外,還對地?zé)崴礋岜每照{(diào)系統(tǒng)—方案3、蒸發(fā)冷卻天然冷源空調(diào)系統(tǒng)—方案4進(jìn)行了計算...

烏魯木齊四種冷源空調(diào)系統(tǒng)的運行費用比較(一)

烏魯木齊四種冷源空調(diào)系統(tǒng)的運行費用比較(一)

  摘要:本文以烏魯木齊的一項商業(yè)建筑物為工程實例,在確定室外氣侯條件、室內(nèi)設(shè)計標(biāo)準(zhǔn)、冷熱負(fù)荷與濕負(fù)荷特點等情況下,結(jié)合當(dāng)?shù)氐哪茉矗ㄈ缑骸㈦?、氣等)和水價格,除對常規(guī)典型的電制冷空調(diào)系統(tǒng)—方案1、直燃型溴化鋰制冷空調(diào)系統(tǒng)—方案2的全部耗電量、耗氣量、耗水量進(jìn)行冬、夏季全年設(shè)計計算分析外,還對地?zé)崴礋岜每照{(diào)系統(tǒng)—方案3、蒸發(fā)冷卻天然冷源空調(diào)系統(tǒng)—方案4進(jìn)行了計算分析,從而客觀地給出在烏魯木齊各種空調(diào)系統(tǒng)在設(shè)計工況下的運行費用。

  關(guān)鍵詞:電制冷溴化鋰制冷直燃機(jī)蒸發(fā)冷卻空調(diào)水源熱泵

  烏魯木齊地區(qū)室外氣候特點是:1、夏季空調(diào)系統(tǒng)運行時間不長(最熱月平均溫度23.5℃)、冷負(fù)荷相對不是很大,室外空氣干燥(最熱月14時平均室外相對濕度31%),每天晝夜溫差較大,沒有新風(fēng)冷負(fù)荷(室外計算濕球溫度TWS=18.5℃);2、冬季屬嚴(yán)寒地區(qū),空調(diào)系統(tǒng)運行時間長(設(shè)計計算用采暖期天數(shù)177天),熱負(fù)荷較大,尤其是新風(fēng)負(fù)荷較大(冬季空調(diào)室外計算溫度-27℃)。因此,烏魯木齊地區(qū)的空調(diào)系統(tǒng)設(shè)計選用就應(yīng)特別關(guān)注冬季經(jīng)濟(jì)使用情況。由于各地氣侯特點、能源特性及其價格、空調(diào)制冷系統(tǒng)自身特性的不同等,不同冷源空調(diào)系統(tǒng)在不同地方使用,它們的運行費用是不一樣。相對于某地一個確切的工程,可以有多種系統(tǒng)選擇,但是只有經(jīng)過具體計算、比較、分析才能為此工程選出最恰當(dāng)?shù)南到y(tǒng)。這是許多用戶最為關(guān)心的,是一個工程好壞的關(guān)健。

  1、設(shè)計條件與依據(jù)

  1.1、烏魯木齊某商業(yè)建筑物:面積.0m2,商場內(nèi)共有人員4500.0人(0.45人/m2)。

  1.2、烏魯木齊夏室外空調(diào)空氣參數(shù):(1)、夏季:干球溫度34.1℃,濕球溫度18.5℃,

  含濕量:8.4g/kg,室外空氣焓值56kj/kg.;

  (2)、冬季:干球溫度-27℃,相對濕度80%,

  室外空氣焓值-26.6kj/kg。

  1.3、室內(nèi)空氣狀態(tài)參數(shù):(1)、夏季:tn=25℃,ф=55%,in=56.6kj/kg;

  (2)、冬季:tn=22℃,ф=40%,in=40.8kj/kg。

  1.4、夏季:冷負(fù)荷指標(biāo)120w/m2,冷負(fù)荷1200kw,含濕量:0.3g/kg,

  濕負(fù)荷:736kg/h,熱濕比:ε=5870.0kj/kg;

  冬季:圍護(hù)結(jié)構(gòu)熱負(fù)荷指標(biāo)80w/m2,圍護(hù)結(jié)構(gòu)熱負(fù)荷:800kw

 ?。ú话ㄐ嘛L(fēng)負(fù)荷),濕負(fù)荷:600.0kg/h,

  熱濕比:ε=-4800.0kj/kg。

  1.5、熱媒供回水溫度:夏季:7~12℃,冬季:60~50℃。

  1.6、夏季空調(diào)系統(tǒng)為全新風(fēng)全空氣系統(tǒng),冬季時,空調(diào)系統(tǒng)為全空氣系統(tǒng),

  其中新風(fēng)量占總風(fēng)量15%,*0.15=(m3/h),對應(yīng)新風(fēng)負(fù)荷748.9kw

  (二級蒸發(fā)冷卻空調(diào)系統(tǒng)的新風(fēng)量也一樣)。

  1.7、天然氣低位發(fā)熱量8600kcal/m3,烏市天然氣價:1.34元/m3。

  1.8、烏市用水價格:商業(yè)用水2.33元/立方米;辦公、民用、工業(yè)用水1.53元/立方米。

  1.9、烏市商業(yè)電價::高峰:0.801元/度,平段:0.535元/度,低谷:0.272元/度;商業(yè)營業(yè)時間按:

  10.00~22.00,12個小時計算;目前,商業(yè)使用實際電價應(yīng)為:0.560元/度;

  辦公電價::高峰:0.536元/度,平段:0.362元/度,低谷:0.189元/度;

  目前,辦公用實際電價應(yīng)為:0.420元/度。

  1.10、烏市城市采暖費::22.00元/m2。

  1.11、系統(tǒng)補(bǔ)水泵影響較小,其能耗忽略不計;系統(tǒng)漏水量按循環(huán)水量的0.5%計。

  12、地源熱泵制冷系統(tǒng)水井井深50米。

  2、夏季設(shè)計工況

  由于,夏季室內(nèi)外空氣的焓值基本相等,采用100%的室外新風(fēng)在不增加能耗的情況下,有利于室內(nèi)空氣品質(zhì)改善。在I——d圖上(略),空氣處理過程是:等濕降溫——絕熱加濕。通過計算,對于機(jī)械制冷空調(diào)系統(tǒng):送風(fēng)狀態(tài)是:溫度to=14.5℃,焓值io=38.3kj/kg,含濕量do=9.3g/kg,總送風(fēng)量為:L=m3/h,直接加濕量:508.3kg/h,可選擇6臺m3/h的空調(diào)機(jī)組負(fù)責(zé)送風(fēng);冷水機(jī)組選擇2臺,每臺制冷量:600kw。對于二級蒸發(fā)冷卻空調(diào)系統(tǒng):間冷效率(IEC)按65%計,送風(fēng)狀態(tài)達(dá)到:to=16.9℃,io=45.5kj/kg(由于室內(nèi)濕度大,直冷效率(DEC)80%既可),含濕量:do=10.1g/kg,相應(yīng)的總送風(fēng)量為:L=m3/h,直接加濕量:720.0kg/h,選擇6臺m3/h空調(diào)機(jī)組負(fù)責(zé)送風(fēng)。

  夏季各制冷空調(diào)系統(tǒng)耗能、耗氣、耗水計算結(jié)果表一

  耗能、耗水

  系統(tǒng)

  耗電量

 ?。╧w)

  耗氣量

 ?。╩3/h)

  耗水量

 ?。╧g/h)

  電制冷空調(diào)系統(tǒng)

  冷水機(jī)組

  118*2

  空調(diào)機(jī)組

  22*6

  760

  水泵、冷卻塔

  5.5*2+15*2+15*2

  1150+2200

  小計

  439

  0

  4112

  直燃式制冷空調(diào)系統(tǒng)

  直燃式冷水機(jī)組

  4*2

  45.3*2

  空調(diào)機(jī)組

  22*6

  760

  水泵、冷卻塔

  15*2+15*2+5.5*2

  1380+2200

  小計

  211

  90.6

  3656

  地源熱泵制冷空調(diào)系統(tǒng)

  地源熱泵制冷機(jī)組

  143*2

  空調(diào)機(jī)組

  22*6

  760

  冷水泵、冷卻水

  提升泵

  24*2+11*2

  800+900

  小計

  488

  0

  2460

  二級蒸發(fā)冷卻空調(diào)系統(tǒng)

  送風(fēng)機(jī)

  30*6

  二次風(fēng)風(fēng)機(jī)

  5.5*6

  循環(huán)水泵

  (1.1+1.5)*6

  1080+2400

  小計

  228.6

  0

  3480

  夏季設(shè)計計算結(jié)果一覽表表二

  結(jié)果

  系統(tǒng)

  總耗電量(元/h)

  天然氣

  總耗量

  (元/h)

  總耗水量

  (元/h)

  總耗電、

  氣、水耗費用(元/h)

  四種系統(tǒng)

  之間關(guān)系

  方案

  1

  電制冷空調(diào)

  系統(tǒng)

  245.8

  0

  9.6

  255.4

  1.0

  方案2

  直燃式制冷空調(diào)系統(tǒng)

  118.2

  121.4

  8.5

  248.1

  0.97

  方案3

  地源熱泵制冷空調(diào)

  系統(tǒng)

  273.3

  0

  5.7

  279.0

  1.10

  方案4

  二級蒸發(fā)冷卻空調(diào)

  系統(tǒng)

  128.0

  0

  8.1

  136.1

  0.53

  3、夏季設(shè)計工況下結(jié)論

  3.1、通過對表中數(shù)據(jù)分析,電制冷空調(diào)系統(tǒng)電耗占總成本98%,水耗只占2%。而在電耗中:冷水機(jī)組電耗占53.8%,水系統(tǒng)設(shè)備電耗占16.2%,空氣處理機(jī)組電耗占30%。

  3.2、對直燃式制冷空調(diào)系統(tǒng):按當(dāng)前各種能源價格,系統(tǒng)電耗占總成本52.6%,天然氣占總成本45.3%,水耗只占2.1%。而在電耗中:直燃式冷水機(jī)組電耗占3.9%,水系統(tǒng)設(shè)備電耗占33.6%,空氣處理機(jī)組電耗占62.5%。

  3.3、地源熱泵制冷空調(diào)系統(tǒng):通過對表中數(shù)據(jù)分析,系統(tǒng)電耗占總成本98.3%,水耗只占1.7%。而在電耗中:冷水機(jī)組電耗占58.6%,水系統(tǒng)設(shè)備電耗占14.3%,空氣處理機(jī)組電耗占27.0%。雖然,熱泵機(jī)組耗電占系統(tǒng)較大比重;但地下水位不能太深(H≤60米),否則會對系統(tǒng)電耗影響較大,因為N=kQH,如:某工程井深280米,比設(shè)計井深大5倍,則對應(yīng)深井泵的總能耗將增加約200kw,水系統(tǒng)設(shè)備電耗占總系統(tǒng)電耗也大幅增加24%,。此外,考慮深水井的造價較高(一般650元/米左右),工程上往往只打一口取水井,這樣冷卻水提升泵只設(shè)一臺,熱泵機(jī)組也應(yīng)設(shè)一臺,不然如設(shè)二臺熱泵機(jī)組,部分負(fù)荷時,運行一臺熱泵機(jī)組工作,匹配的冷卻水提升泵能耗會過大。

  3.4、二級蒸發(fā)冷卻空調(diào)系統(tǒng):是幾種空調(diào)系統(tǒng)中運行費用最經(jīng)濟(jì)的一種,這是其利用天然冷源的機(jī)理決定的。主要運行成本也是電耗,占96.4%。

  3.5、在電制冷與直燃式機(jī)械制冷空調(diào)方式對比中,電價和氣價不同決定了二種制冷空調(diào)方式運行費用的高低。經(jīng)推導(dǎo)可得出電價氣價關(guān)系為:X=2.9Y,比如:當(dāng)氣價為:X=1.34元/m3時,電價為:Y=1.34/2.9=0.46元/度,二種制冷空調(diào)方式的運行費用相當(dāng),如電價高于0.46元/度,則電制冷空調(diào)的運行費用就會高于直燃式機(jī)械制冷空調(diào)。

  

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