空气源热泵冷水机组在胶东地区设计尝试

工程概况：总建筑面积34800m2，营业面积20000m2，主体建筑为8层。该商厦分为新、旧楼两部分，旧楼无空调设施，新楼虽有，但主机容量不够；原锅炉房内有一台2.8MW热水锅炉，冬季容量显然不足；本工程机房位置的确定十分困难，能利用的只有新楼8层屋顶约800m2，经校核可承担荷载约700KN。

方案比较：1、方案确定的具体要求：尽可能只利用8层屋面面积；冷、热源的噪音不能影响居民；锅炉房、变电室尽可能不动；尽可能利用原有的锅炉容量，并将原有新楼的2台日立螺杆机组及空调水系统与新设计协调考虑。

2、可供选择的几个方案及投资比较表：

方案a：设离心机组，建地下机房，冷却塔设在屋顶，锅炉房增容；

方案b：设溴化锂直燃机组（油、气）建地下机房，冷却塔设于屋顶，锅炉不需增容；

方案c：设高温改变蓄冷式空调动力系统，建地下机房，冷却塔及蓄冷槽设于屋顶，锅炉房增容；

方案d：设空气源热泵型冷热水机组，不建机房，主机设于屋顶，锅炉不增容而作辅助热源。

说明：①原有的冷水机组及锅炉房的投资费用不包括在内；

②各方案的用电量都包括原有的冷水机组的用电量；

③方案b按冬季不使用锅炉计算运行费；

④方案d1按10台热泵机组计算，方案d2按15台计算；

⑤煤按300元/t、轻油按2200元/t、电按0.6元/KW?h、管道煤气按1元/m3、电力增容费按1000元/kVA、管道煤气增容费按500元/m3计算。

3、方案确定：

方案a：初投资最少，年运行费便宜，建地下机房十分困难，噪音对环境的影响不容忽视；

方案b：不受电力部门限制，年运行费很高，消防不易解决，建地下机房十分困难；

方案c：年运行费最便宜，但总投资不低，蓄冷设备的荷载过大，屋顶难以承受，建地下机房十分困难；

方案d：本方案可先上10台RSA100H机组，以后5台根据资金情况再定，不用建机房，管道系统不复杂，初投资高，运行费用不低，但满足了方案确定的所有要求，分阶段进行的灵活性最大。

内 容 方案a 方案b 方案c 方案d 燃油 燃气 1 2 机房面积（m2） 220 280 280 180 / / 设备占屋顶面积（m2） 120 240 240 主机 345 520 520 550 660 990 冷却塔 35 70 70 18 / / 水泵 22 30 30 30 8 10 锅炉房 50 / / 50 / / 安装及其它费用 95 95 80 105 40 50 土建投资 20 25 24 15 / / 用电量（KW）冬季 135 100 100 100 1000 1000 夏季 1450 500 500 900 1160 1620 增容费 145 / 65 72 100 150 总投资 712 740 789 840 808 1200 年运行费 55 113 145 40 66 80

本工程最终选择了方案d。

热泵系统设计的技术经济原则：

1、冬季室外供暖计算温度低于-7℃的地区不宜使用，些时机组的能效比为1.8左右，使用的经济性差；

2、冬季室外空气相对湿度平均值高于65%的地区不宜使用，湿度过高时空气换热器编结霜严重，一般除霜耗能10%以内是必须的，过高则不经济。除霜时机组是在做无效运行，除霜不净，空气热交换器不能有效工作，因此除霜时间，要根据当地气温、湿度的具体情况来设定。在胶东地区，一般0.5小时除霜3分钟可以满足使用要求。

3、对夏季负荷高于冬季负荷1.5倍左右的用户更为适宜。空气源热泵型冷热水机组的冬季标准工况为环境温度7℃，水温为40/45℃，此时其制热能力高于夏季制冷能力约1.1倍，而在非标准工况下使用，比如环境温度为-7℃时，其制热能力约为标准工况下的62%，冬季机组的出力相当于夏季制冷能力的68%，即夏季负荷是冬季负荷的1.5倍时，热泵机组的利用率是最高的；

4、对使用时间集中在白天而夜间使用少的用户、设备机房占地紧张的用户宜优先考虑热泵机组方案；

5、关于冬季水温的设定，目前各厂家产品在冬季标准工况下，其能效比约为3，但在环境温度为-5℃，热水参数仍然为40/45℃时，其能效比下降为2.0左右，如果环境温度仍然为-5℃，而水温设定在45/50℃时，其能效比就下降为1.8左右，因此水温设定以40/45℃为宜，这就要求合理地设计水系统，对有辅助热源的，应将提高水温的功能分配给辅助热源，对没有辅助热源的系统，应考虑空调末端设备的热量出力修正；

6、注意热泵机组的价格动向。由于这种机组各方面对设备质量要求较高，故目前风冷冷水机组的价格是水冷冷水机组的1.4倍左右，而空气源热泵型冷热水机组的价格是单冷的风冷冷水机组的1.8倍左右，即为水冷冷机组的2.5倍左右。但热泵的价格中包括了冷却系统和冬季热源的投资，还省掉了占用建筑面积和建机房的投资。