空調系統介紹

一、常規電制冷空調系統

　　目前使用較多的空調形式，經過一個多世紀的發展，制冷主機的形式多種多樣，具有制冷效率高等的優點，它有如下特點：

優點：

　　1）系統簡單，占地比其他形式的稍小。

　　2）效率高，COP（制冷性能系數）一般大于5.3。

　　3）設備投資相對于其他系統少。

不足之處：

　　1）冷水機組的數量與容量較大，相應的其他用電設備數量、容量也增加，運動設備的增加加大了維護、維修工作量。

　　2）總用電負荷大，增加了變壓器配電容量與配電設施費。

　　3）所使用電量均為高峰電，不享受峰谷電價政策，運行費用高。

　　4）在拉閘限電時出現空調不能使用的狀況。

　　5）運行方式不靈活，在過渡季節、節假日或休息時間個別區域供冷，需要開主機運行，形成大馬拉小車，浪費了機組的配置能力，增加了運行費用。

　　6）對于大型區域供冷系統較難實現較好的供冷（供水溫度不能降低），管網的投資大、輸送能耗高、空調品質差。

二、冰蓄冷空調系統

　　冰蓄冷空調是在常規水冷冷水機組系統的基礎上減小制冷主機容量增加蓄冰裝置，利用夜間低谷低價電力時段將冷量通過冰的形式儲存起來，白天需要供冷時釋放出來。該技術在二十世紀30年代開始應用于美國，在70年代能源危機中得到發達的大力發展。從美國、日本、韓國、臺灣等較發達的和地區的發展情況來看，冰蓄冷已經成為集中空調的發展方向。

優點：

　　1）減少冷水機組容量（降低主機一次性投資），總用電負荷少，減少變壓器配電容量與配電設施費。

　　2）冷主機制冷效率高（COP大于5.3），同時利用峰谷荷電價差，大大減少空調年運行費，可節約運行費用35%以上（與熱泵和溴化鋰空調形式比可以節約40%以上）。

　　3）減少建筑的配電容量，節約變配電的投資，節約30%（空調的配電投資）；免雙線路的高可靠性費用，節約投資。

　　4）使用靈活，部分區域使用空調可由融冰提供，不用開主機，節能效果明顯。

　　5）可以為較小的負荷（如只用個別辦公室）融冰定量供冷，而無需開主機。

　　6）在過渡季節，可以融冰定量供冷，而無需開主機，不會出現大馬拉小車的狀況，運行更合理，費用節約明顯。

　　7）具有應急功能，提高空調系統的可靠性。在拉閘限電時更能顯示其優勢：只要具備帶動水泵的電力就能夠融冰供冷，不會出現空調不能使用的狀況。

　　8）制冷溫度低而穩定，空調效果佳，提高大樓的舒適性。

　　9）有低溫冷源制冷速度快，上班前啟動時間短。上班前啟動時間越長，則空調無效運行越多，無謂的浪費越大。

　　10）作為驅動能源，清潔、環保、穩定、簡單可靠，且峰谷電差價在不久的將來勢必會更優惠（周邊省份在去年均已大幅優惠，國外的峰谷差更大）。

　　11）對于大型多建筑區域供冷，可以低溫供水，降低送水能耗、減少管網投資；同時與每一建筑一個供冷站的形式比可以節約投資、減少管理費用、減少機房面積。

　　12）可以為末端提供低溫冷水，降低末端的投資；加強除濕能力，大幅提高空調舒適性；如果采用低溫送風系統，更是可以降低末端的風機能耗、提高空調品質、減少風管的尺寸和投資。

　　13）空調系統智能化程度高，可以實現系統的全自動運行，而且具備與大樓的BAS接口，是目前世界上進的空調系統。

不足之處：

　　1）如果主機和蓄冰裝置等設備均布置于制冷機房內，蓄冰裝置需要占用的空間（解決辦法：可以埋在綠化帶下、布置在汽車坡道下等無用空間）。

　　2）機房設備投資比常規水冷電制冷和溴化鋰機組系統稍高。

　　3）冰蓄冷只能夏天供冷，需要供熱系統。

三、水源熱泵空調系統

1、屬于可再生能源利用技術

　　水源熱泵是具備了利用地球水體所儲藏的太陽能資源作為冷熱源，進行能量轉換的供暖空調系統。其中可以利用的水體，包括地下水或河流、地表部分的河流和湖泊以及海洋。地表土壤和水體不僅是一個巨大的集熱器，收集了47%的太陽輻射能量，比人類每年利用能量的500倍還多（地下的水體是通過土壤間接的接受太陽輻射能量），而且是一個巨大的動態能量平衡系統，地表的土壤和水體自然地保持能量接受和發散地相對地均衡。這使得利用儲存于其中地近乎無限地或地能成為可能。所以說，水源熱泵利用的是清潔的可再生能源地一種技術。

2、便于計量和收費

　　空調用電負荷在用戶位置，因此便于空調的計量與收費。這對于用戶合理使用空調系統，節約空調系統的能耗，公平、公正、公開地攤派空調運行管理是很有利的。

3、運行安全可靠

　　水源熱泵機組的空調系統是可以基本保證全年按用戶的需要開啟空調系統，特別是春秋空調過渡季節均能運行，也就相當于四管制空調系統。一般，水源熱泵供、回水溫度一年四季相對穩定，其波動范圍遠遠小于空氣溫度波動范圍。夏季水體作為空調的冷源，冬季作為空調的熱源，水體溫度較恒定的特性，使得熱泵機組運行更可靠、穩定，也保證了系統的性和經濟性。不存在空氣源熱泵的冬季除霜等難點問題。

4、節能

　　水源熱泵機組可利用的環境水體溫度冬季為12～22 ℃，水體溫度比環境空氣溫度高，所以熱泵循環的蒸發溫度提高，能效比也提高。而夏季水體為18～35 ℃，水體溫度比環境溫度低，所以制冷的冷凝溫度降低，機組效率提高。

5、靈活應用

　　有的建筑物內，特別在過渡季節，部分區域需要供冷，部分區域需要供熱，水源熱泵可以同時供冷和供熱，可以實現建筑內冷熱量的轉移和平衡，從而系統少用能源。

四、電蓄熱空調系統

　　電蓄熱空調是利用夜間低谷低價電力電鍋爐制熱，制取的熱量以熱水的形式儲存在蓄熱裝置中，白天將所儲存熱量釋放出來向空調末端供熱。

　　電蓄熱空調具有穩定的供熱能力，有如下特點：

　　1）利用蓄能技術移峰填谷，平衡電網負荷，提高電廠發電設備的利用率，降低電廠、電網的運行成本，節約電廠、電網的基礎建設投入。

　　2）利用峰谷荷電價差，大大減少空調年運行費。

　　3）使用靈活，過渡季節、節假日或者下班后部分辦公室使用空調可由蓄熱定量提供，無需開機組，節能效果明顯，運行費用大大降低。

　　4）具有應急功能，提高空調系統的可靠性。

　　5）自動化程度高，可以作到無人值守，根據空調的變化實時跟蹤，需要多少冷量供多少，不會出現大馬拉小車的狀況，節能明顯。

五、空氣源熱泵空調系統

　　空氣源熱泵是靠室外空氣來冷卻的一種空調形式，其制冷和供暖的性能與室外環境溫度密切相關，它有如下特點：

　　1）冷熱一體，不需要另外配置熱源。

　　2）在不考慮其對建筑外觀的影響和機組運行振動影響時，可以將機組放置于屋頂，不需要專門的空調機房。。

　　3）空氣冷卻，不需配置冷卻塔

　　4）靠空氣冷卻，制冷、制熱性能與室外環境溫度密切相關，造成性能不穩定：夏季室外溫度較高，需冷量較多時，其制冷能力變差；冬季室外溫度較低，需供熱較多時，其供熱能力變差。冬季需要采取特定的除霜手段，影響了制熱效果；供熱溫度低，使室內的溫度在天冷時達不到要求。

　　5）靠空氣冷卻，制冷效率低（名義COP低于3.2，實際運行一般為2.5左右），運行費用高。

　　6）因機組放于室外靠風冷卻，時間長了冷凝器上結滿灰塵，的影響了換熱效率，機組運行效率下降，制冷量也急劇下降，一般3年后需重新考核其制冷能力，進行相應處理，有時甚至需加配機組。

　　7）機組選型時需考慮環境對系統的影響，需要增大配置，投資增加，投資為幾種空調形式中高的。

　　8）效率低，總用電負荷大，增加了常規空調系統本身就較大的變壓器配電容量，配電設施費高。

　　9）由于機組放置于室外，運行、管理、維護難度大，機組容易損壞，維修工作量大。

　　10）過渡季節，需冷量或熱量減少時，其制冷或制熱能力卻達到高水平，大馬拉小車，形成浪費，也增加了運行費用。

六、溴化鋰空調系統

　　溴化鋰機組是利用熱能作為機組的能源、通過溴化鋰和水之間的吸收與釋放、由水作為制冷劑循環來達到制冷的目的。根據提供熱能的方式，溴化鋰機組又分為直燃型（燃油、燃煤氣或燃天然氣）、蒸汽型（熱網蒸汽或自備鍋爐提供蒸汽）和熱水型（熱網熱水或自備鍋爐提供熱歲），由于不通熱網，因此只能為直燃型。

　　由于水作制冷劑、溴化鋰作吸收劑，使得制冷主機的特性完全不同于其他空調。

優點：

　　1）系統的能源主要為熱能，因此配電容量?。s為常規電制冷的1/3，冰蓄冷系統的1/2），運行耗電量小。

　　2）用于有廢熱產生的場合較為可行，如鋼廠、紡織廠等，歐美發達溴化鋰機組的應用均在有廢熱的場合。

　　3）（直燃型）冷熱一體，不需另外配置供暖設備。

　　4）機房占地面積比冰蓄冷稍小。

不足之處：

　　1）由于溴化鋰機組的特性，制冷量存在衰減（年衰減約為3%～8%），因此溴化鋰機組的容量設計時按15%的余量配置。

　　2）制冷主機的出水溫度高，實際運行高于8 ℃（眾多的實際工程就均如此），空調效果差、制冷速度慢、上班前啟動時間長，降低了大樓的品位；同時由于供水溫度高，加大末端設備的容量才能達到降低室內溫度的效果，增大了投資。

　　3）溴化鋰是具有腐蝕性的無機鹽，容易造成機組的腐蝕和制冷量的衰減。

　　4）效率低，能效比（COP）約為0.8～1.2，屬于節電不節能型產品，運行能耗高、運行費用高，在能源緊張的現在，發達根本就不提倡使用。

　　5）由于采用水作制冷劑，確保系統真空度，但由于工藝以及實際運行后會產生不凝性氣體，導致真空度下降，制冷量衰減。

　　6）溴化鋰機組部分負荷運行時卸載能力差，因此部分負荷時容易造成“大馬拉小車”狀況，浪費運行費用；如果只有部分區域冷負荷較小時機組甚至無法啟動（低于機組的40%負荷即無法運行）；當要求的冷量很小，遠低于溴化鋰機組能夠啟動運行的容量時無法供冷；在部分負荷下運行，如果機組調節不好，溴化鋰易結晶造成系統難以運行。

　　7）冷卻水系統大于常規電制冷系統，冷卻塔是冰蓄冷系統的2倍，補水量大，在屋頂的布置更難以處理；冷卻水管大，管道井也大。

　　8）由于溴化鋰機組的特殊性，運行維護復雜；日常的維護保養工作特別重要，如果保養不好，制冷量的衰減更快，因此日常的維護管理人員要求具有較高的水平，費用遠高于電制冷系統。

　　9）溴化鋰溶液每年保養更換，費用大；現場更換容易造成系統不潔制冷效果下降。

　　10）機組尺寸大，需要更大的檢修空間和通道。

　　11）油、氣的價格持續走高且供應緊張，運行費用很高。

　　12）油氣考慮消防因素，管理不方便。

七、VRV空調系統

　　1）不是集中空調，空調品質差。

　　2）系統相對簡單，冷熱一體，不需專用空調機房。

　　3）系統設計靈活，可以為小的供冷區域配置獨立系統。

　　4）投資高。

　　5）采用空氣冷卻，冷卻效果比水冷差，機組的能效比（COP）很低（樣本標定一般小于3，而實際運行時遠低于2.5），空調效果差、運行費用高。在的天的COP更低（COP隨環境溫度的升高而急劇下降），運行費用很高；同樣冬季供暖也存在同樣的效率低的問題，且隨著環境溫度的下降制熱量不斷地降低。

　　6）因機組放于室外靠空氣冷卻，時間長了冷凝器上結滿灰塵，的影響了換熱效率，機組運行效率下降，制冷量也急劇下降，3年后基本不能滿足冷量的需要，需另外加配機組。

　　7）一個室外機與多個室內機通過銅管連接，制冷劑在管道內，因此安裝時保證無泄漏。而由于室內室外機安裝時接點較多，有一個接點泄漏會造成整個系統空調失去效果。

　　8）當室內機與室外機距離過大時，會造成回油困難，影響壓縮機的工作與壽命，同時影響機組的換熱能力。

　　9）維修不便，室內維修時會破壞裝修。

　　10）機組的數量與容量較大，維護工作量大。

　　11）總用電負荷大，增加了變壓器配電容量與配電設施費。

　　12）需要通過加配其他冷水機組解決新風問題。

八、地源熱泵空調系統

　　熱泵實質上是一種熱量提升裝置，它本身消耗一部分能量，把環境介質中貯存的能量加以挖掘，提高溫位進行利用，而整個熱泵裝置所消耗的功僅為供熱量的1/3或更低，這也是熱泵的節能特點。

　　地源熱泵是利用水與地能（地下水、土壤或地表水）進行冷熱交換作為熱泵的冷熱源，冬季把地能中的熱量“取”出來，給室內供暖，此時地能為“熱源”；夏季把室內熱量取出來，釋放到地下水、土壤或地表水中，此時地能為“冷源”。

　　地源熱泵供暖空調系統主要分3部分：室外地能換熱系統、水源熱泵機組和室內供暖空調末端系統。其中地源熱泵機組主要有兩種形式：水-水式或水-空氣式。3個系統之間靠水或空氣換熱介質進行熱量的傳遞，水源熱泵與地能之間換熱介質為水，與建筑物供暖空調末端換熱,介質可以是水或空氣。

地源熱泵同空氣源熱泵相比，有許多優點：

　　1）全年溫度波動小。冬季溫度比空氣溫度高，夏季比空氣溫度低，因此地源熱泵的制熱、制冷系數要高于空氣源熱泵，一般可高于40%，因此可節能和節省費用40%左右。

　　2）冬季運行不需要除霜，減少了結霜和除霜的損失。

　　3）地源有較好的蓄能作用。

九、大溫差低溫送風空調系統

1、提高了室內空氣品質

　　低溫送風系統冷水供水溫度低，除濕量大，降低了房間的相對濕度，提高了熱舒適感。從焓濕圖上的等舒適線可以得出一個近似的結論：相對濕度降低15%和干球溫度降低1 ℃給人的熱舒適感是相同的，在相對濕度較低的空氣環境中，人感到更涼快更舒適，并判斷空氣較新鮮，具有更可接受的空氣品質；其次，低溫送風系統可以有效地預防“空調綜合癥”的產生，“空調綜合癥”產生的根源是室內一種稱為“君蘭菌”細菌的繁殖，這是一種適濕性細菌，降低空氣相對濕度可以有效抑制它的繁殖，從而可以大大降低“空調綜合癥”產生的可能性。

2、節省了建筑空間

　　采用低溫送風技術后，送風溫度降低，送風溫差拉大，輸送相同冷量的情況下，送風量減少，因而風管的尺寸減少，降低吊頂上空的高度，節省了建筑空間。

3、降低了機械系統的造價

　　低溫送風系統中，一次風的送風溫差和冷水的供回水溫差均比常規系統大很多，輸送同樣冷量的前提下，送風量和冷水流量顯著減少，相應的水泵、風機、水管、風管和保溫材料的投資可降低達30%～40%。

4、大大降低了空調系統的運行能耗

　　前已述及，達到同樣的舒適效果時，低溫送風系統可適當提高室內空氣的干球溫度，降低圍護結構的傳熱量，因而可以程度地減少建筑物的冷負荷；采用低溫送風后，和常溫定風量系統相比，風機和水泵的能耗可降低30%左右。

十、變風量空調系統

　　變風量（VAV）系統20世紀70年代初由國外研究推出，目前是歐美等發達主流的空調系統，它根據空調負荷的變化以及室內要求參數的變化來自動調節各末端及空調機組風機的送風量，地保證空調環境的舒適性，降低空調機組的運行能耗。一般來說它具有以下顯著特點：

　　1）舒適性。能實現各個空調區域的靈活控制，可根據負荷變化或個人的要求自行設定環境溫度。

　　2）節能。由于空調系統絕大部分時間是在部分負荷下運行，而變風量空調系統是通過改變送風量來調節室溫的，因此能夠合理的分配氣量，減少風機能耗，降低運行電費及總裝機容量。

　　3）不會發生過冷或過熱。由于溫度控制的靈活、有效，可避免常規空調常見的局部區域過冷或過熱，既提高舒適感，又節約能量。

　　4）系統噪聲低。如果風量減小是通過風機轉速降低實現的，則會使系統噪聲大幅度降低。

　　5）無冷凝水煩惱。變風量系統是全空氣系統，冷水管路不經過吊頂空間，可以避免冷凍水、冷凝水滴漏污染吊頂。

　　6）系統靈活性好。其送風管與風口之間采用軟管，送風口的位置可以根據房間的變化而任意改變，也可根據需要適當增減風口。

十一、冰蓄冷與水源熱泵相結合

　　熱泵技術與蓄能技術強強聯合，既可利用熱泵技術同時滿足制冷和供暖的特性，又可采用蓄能技術進行電網的削峰填谷，既使用戶使用到了廉價的供暖、空調方式，又解決了污染問題，還為電網的晝夜平衡做出了貢獻，可以大幅度降低空調系統日間電力高峰時期的用電負荷。

　　若采用熱泵技術和蓄能技術相結合的方式，使得該系統不但具有削峰填谷的功能，還可以一機三用（三工況熱泵機組：制熱工況、制冷工況和制冰工況），使用清潔的電能和地下免費的可再生能源，既為系統提供了穩定的冷、熱源，又解決了燃煤的污染問題和燃油、燃氣的高能耗問題。不但符合的環保政策，也符合用戶的根本利益。

　　地(水)源熱泵以及冰蓄冷技術均是大力提倡的建筑環保節能新技術。地(水)源熱泵充分利用土壤及地表水（或地下水）所含熱能，改善了機組冬夏季的運行工況，并因夏天可制冷冬天可制熱而提高了設備利用率。冰蓄冷系統在宏觀上可為實現移峰填谷，降低電網負荷，延緩發電廠及輸配電設施的建設，在微觀上則可充分利用峰谷電電價政策，為業主大幅降低系統運行費用。

地(水)源熱泵 冰蓄冷的優勢：

　　一機同時解決冬夏季空調問題，冷熱站投資??；

　　系統綜合效率高，冬季制熱COP達到4.0以上；

　　電力移峰填谷，享受峰谷差價，節省運行費用；

　　減小熱泵制冷主機裝機容量25%～40%；

　　減少打井數量、埋管數量或取水量，一般可減少1/3；

　　機組冬夏匹配性好，按照冬季選型，夏季加蓄冰可以滿足大部分地區空調要求，機組利用率高；

　　夏季可提供2～4 ℃低溫水，可以實現大溫差供水、低溫送風，改善空調品質。

十二、水蓄冷系統

　　水蓄冷空調系統是一種較為新穎的節能空調形式，它是在水冷機組基礎上增加一套蓄能裝置，利用晚上的低谷電由雙工況電制冷機組制冷，所制得的冷量通過冷水的形式儲存在蓄冰裝置中，白天再通過供應低溫冷水的方式將冷量釋放出來。由于實行峰谷電價，因此水蓄冷空調系統的運行費用低于其他空調形式。

水蓄冷空調系統具有以下特點：

優點：

　　1）減少制冷主機及冷卻塔的裝機容量，減少范圍在30%～50%（新建項目）。

　　2）減少相應的電力設備的投資，如：變壓器、配電柜等。

　　3）提高設備的利用率和效率。由于水蓄冷空調使設備滿負荷運行的比例遠高于常規空調，所以設備的利用率和效率大幅提高。

　　4）每年能節省可觀的集中空調年運行費用，分時電價差愈大，業主收益愈多。

　　5）減少機房設備維護管理費用。高度的自動化控制，可以實現系統的全自動運行，而且具備與大樓的BAS接口，系統的智能化程度高。

　　6）減少應急發電系統投資。作為應急冷源，停電時可用很少的自備電力啟動水泵即可供冷。

　　7）提高空氣品質。如水蓄冷系統和低溫送風（低溫送水）系統相結合，可進一步節省初期投資，提高空氣品質。

　　8）冷水機組率運行，系統運行靈活，冷量1︰1的配置對負荷變化的適應性很強，解決過渡季節大馬拉小車的問題，間接實現變頻節能，單主機工況可減少10%左右的耗電量。

　　9）在主機出現故障或系統斷電的情況下，備用應急恒定冷源，在僅需提供驅動水泵的動力的情況下，保證大樓供冷不中斷，提高了空調系統的安全性和可靠性，保證了工作的穩定性和持續性。

　　10）當因為建筑功能變化或面積增加引起冷負荷增加時，系統擴容簡單。

　　11）自動化程度高，管理簡單。空調系統遠程維護，網上監控。

　　12）符合產業政策發展方向，平衡電網負荷，減少電廠投資，凈化環境。

　　13）蓄冷水池可起到消防水池的功能，可節省用戶在消防水池上的投資。

缺點：

　　1）比常規水冷空調系統增加蓄水裝置面積。（可考慮利用消防水池等不占用有效面積）

　　2）系統相對復雜,須由水蓄冷集成商進行系統設計、安裝。

　　實踐證明，水蓄冷空調在調節電網“削峰填谷”方面有著其他技術不可比擬的優勢，也是鼓勵的一項成熟技術。各級政府為了使水蓄冷空調技術得到進一步發展應用，推出了一系列的優惠政策，主要集中在分時電價、提供政府貼息等幾個方面，收到較好的成效。因此，水蓄冷空調系統是“政府鼓勵、業主受益”。此外，水蓄冷空調還具有運行可靠、節能環保、自動化程度高等優點。

十三、溫濕度獨立控制空調系統

　　與傳統空調系統的對溫度、濕度聯合處理不同，溫濕度獨立控制空調系統，采用溫度與濕度兩套獨立的空調系統，分別控制、調節室內的溫度與濕度，從而避免常規空調系統中熱濕聯合處理所帶來的損失。

　　溫濕度獨立控制空調系統的運行能耗僅為常規空調系統的60%～90%。