风冷模块热泵水冷螺杆水源热泵地源热泵中央空调方案对比.docx

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风冷模块热泵水冷螺杆水源热泵地源热泵中央空调方案对比

风冷模块热泵、水冷螺杆、水源热泵、

地源热泵中央空调方案对比

2014年8月

一、项目概述

本工程建筑总面积约10000m2，建筑功能为公共建筑。

二、设计条件：

1.依据规范和图纸

《采暖通风与空气调节设计规范》（GB50019-2003）

2.室外气象参数：

天津市位置：

北纬39°08′东径116°28′，海拔米。

夏季大气压力：

冬季大气压力：

夏季室外通风计算干球温度：

29℃

夏季室外空调计算干球温度：

℃

夏季室外空调计算湿球温度：

℃

冬季室外空调计算干球温度：

-11℃

冬季室外采暖计算干球温度：

-9℃

冬季室外平均风速:

S

夏季室外平均风速:

S

3.室内设计参数：

相对湿度

相对湿度

冬季室温

夏季室温

新风量

备注

名称

（夏）

（冬）

办公

20℃

25℃

55%

≥35%

30m3/h·人

三、负荷分析

天津属于冬冷夏热地区，夏季需要设置冷源，满足空调房间的需要；冬季建

筑需要提供热源供热，要设置合理的空调方案，首先需要对天津的气候条件进行

了解，夏季最高温度在35℃以下，冬季最低温度在-12℃以上，根据实际的气象

条件，选择合理、高效的空调冷、热源方案。

四、冷热负荷估算值

功能面积m2冷指标w/m2冷负荷KW热指标w/m2热负荷KW

办公10000100100080800

五、空调主机方案比较

以下分别从主机特点、初投资、运行费用、系统维护等方面对多种可选方案进行比较，以期选择最佳方案，确定性价比最高的系统形式。

目前市场上比较成熟的冷热源系统解决方案无外乎以下几种：

1.冷源：

A．水冷制冷机组（螺杆机组）；B．风冷冷水机组（风冷模块）；C．水源制冷系统；

D．地源制冷系统；

2.热源：

A．市政热网；B．自建锅炉房；

C．风冷热水机组（风冷模块）；D．水源热泵系统；

E．地源热泵系统；

以上诸多系统，在投资、运行费用以及系统维护等方面存在着很大的差别。

为了能满足冬夏两季的应用，我们把以上各种方式组合成五种合理方案：

方案一：

风冷冷热水热泵机组中央空调系统方案；

方案二：

水冷机组+集中市政热网方案；

方案三：

水冷机组+自建燃气锅炉房方案；

方案四：

水源热泵中央空调系统方案；

方案五：

地源热泵中央空调系统方案；

下面对这五种方案分别进行详细分析，比较其各方面的优缺点：

*比较原则：

初投资均为各系统标准报价；电费统一为1元/度；

气费统一为元/Nm3；运行时间一致。

方案一：

风冷冷热水热泵机组中央空调系统

1.机组特点

系统方面：

风冷机与空气进行换热，不使用冷却水系统，省去了冷却塔、水泵及相应的管道，给设计和施工人员都提供了便利。

场地要求：

风冷机组必须放置在屋顶或其他开放的大气环境中，不会占用宝贵的建筑面积，节省机房投资，并将噪音源由室内移到室外。

运行及管理：

机组的运行方面，不需设置专门的运行人员，而且风冷机组大多采用多机头设计，能量调节十分方便，尤其在非满负荷运行的情况下，其节能效果十分明显。

节能环保：

从空气中提取能量，消耗少量电能，就可实现冷暖，最大限度节约一次性能源。

机组运行时无任何排放及污染，绿色环保。

初投资：

机组的初投资方面，相同制冷量的风冷机组价格比水冷机组高30%左右。

但从整个系统角度来讲，由于水冷机组系统需要配备冷却塔、冷却

水循环泵和管路系统等，所以风冷机组系统与水冷系统的设备投资相差不多。

2.主要设备选型如下

序

数

单

设备名称

规格型号

设备参数

备注

号

量

位

制冷量

风冷冷热水

制热量

制冷总功率

1

热泵机组

CXAM120

3

台

特灵

制冷COP：

（风冷模块）

制热总功率

制热COP：

2

空调水循环泵DFG200-315/4/30

G=200t/hH=32mN=30kw

2

台

一用一备

3.运行费用分析

根据负荷分布分析法，运行费用如下表计算：

风冷冷热水热泵机组风冷模块方案运行费用分析

计算项目

运行时间

设备功率

设备数

计算过程

h/天

Kw

量/台

运行天数×运行时间×设备功率

负荷率100%天数

15

9

3

×需求符合/设备负荷×设备数量

×100%

运行天数×运行时间×设备功率

负荷率

75%天数

25

9

3

×需求符合/设备负荷×设备数量

低温高效风冷模

×75%

块机组耗电计算

运行天数×运行时间×设备功率

负荷率

50%天数

40

9

3

×需求符合/设备负荷×设备数量

×50%

运行天数×运行时间×设备功率

制冷

负荷率

25%天数

10

9

3

×需求符合/设备负荷×设备数量

×25%

合计耗电量

上述耗电量总和

空调末端设备耗电

90

9

300

运行天数×运行时间×设备功率

机房附属设备耗电

90

9

30

1

运行天数×运行时间×设备功率

夏季总耗电电量

风冷模块主机总耗电量+末端总耗

电量+机房附属设备耗电

计算结果

45767

57209

61022

7628

171626

12150

24300

208076

单位

Kwh

Kwh

Kwh

Kwh

Kwh

Kwh

Kwh

Kwh

夏季总运行费用

夏季总耗电量×元/Kwh

208076

负荷率100%天

运行天数×运行时间×设备功率

20

9

3

×需求符合/设备负荷×设备数量

48771

数

×100%

运行天数×运行时间×设备功率

负荷率75%天数

30

9

3

×需求符合/设备负荷×设备数量

54867

低温高效风冷模

×75%

块机组耗电计算

运行天数×运行时间×设备功率

负荷率50%天数

50

9

3

×需求符合/设备负荷×设备数量

60963

×50%

运行天数×运行时间×设备功率

制热

负荷率25%天数

20

9

3

×需求符合/设备负荷×设备数量

12193

×25%

合计耗电量

上述耗电量总和

176793

空调末端设备耗电

120

9

1

运行天数×运行时间×设备功率

16200

冷冻水泵

120

24

30

1

运行天数×运行时间×设备功率

86400

制热总耗电电量

风冷模块主机总耗电量+末端总耗

279393

电量+机房附属设备耗电

制热总运行费用

冬季总耗电量×元/Kwh

279393

全年运行费用

487469

元

Kwh

Kwh

Kwh

Kwh

Kwh

Kwh

Kwh

Kwh

元

元

4.初投资分析

序号

设备名称

规格型号

单价（万元）

数量

合计（万元）

1

风冷模块

特灵CXAM120

57

3

171

3

空调机房系统造价

40

1

40

4

末端工程造价

1

100

5

总投资

311

方案二：

水冷机组＋集中供热冷热源方案

本方案主机选用水冷机组提供7℃-12℃的冷冻水，承担夏季冷负荷，冬季采用市政热网通过板换换热提供60℃-55℃的空调热水，承担冬季热负荷。

1.主要设备选型

设备名称

规格型号

主要参数

数量

单位

备注

制冷量：

1046KW

水冷机组

D1D1E1

功率：

203KW

1

台

特灵

COP：

空调循环

DFG200-315/4/30

G=200t/hH=32m

水泵

2

台

一用一备

N=30kw

冷却水循

DFG200-315（11）

流量：

246m3/h，扬程：

台

一用一备

环泵

B/4/30

2

24m,功率：

30KW

2.运行费用分析

水冷机组+集中供热方案运行费用分析

计算项目

运行时间

设备功率

设备数量

计算过程

计算结果

单位

h/天

Kw

/台

运行天数×运行时间×设备

负荷率100%天数

15

9

203

1

功率×需求符合/设备负荷

26200

Kwh

×设备数量×100%

运行天数×运行时间×设备

负荷率75%天数

25

9

203

1

功率×需求符合/设备负荷

32750

Kwh

水冷机组耗电计

×设备数量×75%

算

运行天数×运行时间×设备

负荷率50%天数

40

9

203

1

功率×需求符合/设备负荷

34933

Kwh

×设备数量×50%

运行天数×运行时间×设备

制冷

负荷率25%天数

10

9

203

1

功率×需求符合/设备负荷

4367

Kwh

×设备数量×25%

合计耗电量

上述耗电量总和

98249

Kwh

空调末端设备耗电

90

9

300

运行天数×运行时间×设备

12150

Kwh

功率

机房附属设备耗电

90

9

30

2

运行天数×运行时间×设备

48600

Kwh

功率

风冷模块主机总耗电量+末

夏季总耗电电量

端总耗电量+机房附属设备

158999

Kwh

耗电

夏季总运行费用

夏季总耗电量×元

/Kwh

158999

空调末端设备耗电

120

9

运行天数×运行时间×设备

16200

300

功率

冷冻水泵

120

12

30

运行天数×运行时间×设备

43200

1

功率

制热

制热总耗电电量

水冷机组总耗电量

+末端总

59400

耗电量+机房附属设备耗电

制热总运行费用

冬季总耗电量×元

/Kwh

59400

市政集中供热

建筑面积×40元

400000

全年运行费用

618399

元

Kwh

Kwh

Kwh

元

元

元

3.初投资分析

序号

设备名称

规格型号

单价（万元）

数量

合计（万元）

1

冷水机组

特灵D1D1E1

75

1台

75

2

空调机房造价

40

3

市政接口费

120元/m2

10000平米

120

4

末端工程造价

100

5

总投资

335

由于天津市市政热网接口费高的现状，本方案初投资较高，单位建筑面积采暖费也较高，造成冬季运行费用高。

方案三：

水冷机组＋自建燃气锅炉房方案

本方案主机选用水冷机组提供7℃-12℃的冷冻水，承担夏季冷负荷，冬季采用自建燃气锅炉房通过板换换热提供60℃-55℃的空调热水，承担冬季热负荷。

1.主要设备选型

设备名称规格型号主要参数数量单位备注

制冷量：

1046KW

水冷机组D1D1E1功率：

203KW1台特灵

COP：

空调循环

DFG200-315/4/30

G=200t/hH=32m

水泵

2

台

一用一备

N=30kw

冷却水循

DFG200-315（11）

流量：

246m3/h，扬程：

台

一用一备

环泵

B/4/30

2

24m,功率：

30KW

燃气锅炉

DW-1810

功率：

478KW

台

史密斯

2

热效率：

90%

锅炉循环

DFG60-315B/4/15

流量：

60m3/h，扬程：

台

一用一备

泵

2

24m,功率：

15KW

2.运行费用分析

水冷机组+自建燃气锅炉房方案运行费用分析

计算项目

运行时间

设备功率

设备数量

计算过程

计算结果

单位

h/天

Kw

/台

负荷率100%天

运行天数×运行时间×设备

15

9

203

1

功率×需求符合/设备负荷

26200

Kwh

数

×设备数量×100%

运行天数×运行时间×设备

负荷率75%天数

25

9

203

1

功率×需求符合/设备负荷

32750

Kwh

水冷机组耗电计

×设备数量×75%

算

运行天数×运行时间×设备

负荷率50%天数

40

9

203

1

功率×需求符合/设备负荷

34933

Kwh

×设备数量×50%

运行天数×运行时间×设备

制冷

负荷率25%天数

10

9

203

1

功率×需求符合/设备负荷

4367

Kwh

×设备数量×25%

合计耗电量

上述耗电量总和

98249

Kwh

空调末端设备耗电

90

9

300

运行天数×运行时间×设备

12150

Kwh

功率

冷冻水泵

90

9

30

1

运行天数×运行时间×设备

24300

Kwh

功率

冷却水泵

90

9

30

1

运行天数×运行时间×设备

24300

Kwh

功率

夏季总耗电电量

水冷机组总耗电量

+末端总

158999

耗电量+机房附属设备耗电

夏季总运行费用

夏季总耗电量×元/Kwh

158999

运行天数×运行时间×设备

负荷率100%天

20

9

478

2

耗气量×需求符合

/设备负

16000

数

荷/热效率×设备数量×

100%

运行天数×运行时间×设备

负荷率75%天数

30

9

478

2

耗气量×需求符合

/设备负

18000

燃气锅炉机组耗

荷/热效率×设备数量×75%

气量计算

运行天数×运行时间×设备

负荷率50%天数

50

9

478

2

耗气量×需求符合

/设备负

20000

荷/热效率×设备数量×50%

制热

运行天数×运行时间×设备

20

9

478

2

/设备负

4000

负荷率25%天数

耗气量×需求符合

荷/热效率×设备数量×25%

制热总耗气量

58000

合计燃气费用

上述耗燃气费用总和

188500

空调末端设备耗电

120

9

300

运行天数×运行时间×设备

16200

功率

空调循环水泵

120

12

30

1

运行天数×运行时间×设备

43200

功率

Kwh

元

Kwh

Kwh

Kwh

Kwh

Kwh

Kwh

Kwh

锅炉循环水泵

120

12

15

1

运行天数×运行时间×设备

21600

功率

锅炉系统总耗电量

+末端总

制热总耗电费用

耗电量+机房附属设备耗电

81000

×元/Kwh

制热总运行费用

269500

全年运行费用

428499

Kwh

元

元

元

3.初投资分析

序号

设备名称

规格型号

单价（万元）

数量

合计（万元）

1

冷水机组

特灵D1D1E1

75

1

台

75

2

空调机房造价

40

3

末端工程造价

100

4

天然气接口费

100

立方

80

5

燃气锅炉

史密斯DW-1810

25

2

50

6

总投资

345

方案四：

水源热泵中央空调方案

主机采用水源热泵机组，夏季提供7℃-12℃的冷水，承担夏季冷负荷并提供生活热水；冬季提供50℃-45℃的热水，承担冬季热负荷。

1.水源热泵机组特点

2.水源热泵机组以水为载体，冬季采集来自湖水、河水、地下水及地热尾

水，甚至工业废水、污水的低品位热能，借助热泵系统，通过消耗部分电能，将所取得的能量供给室内取暖；在夏季把室内的热量取出，释放到水中，以

达到夏季空调的目的。

该机组具有设计标准、选择优良、操作简便、安全可靠等优点。

由于水源热泵技术利用地表水作为空调机组的制冷制热的源，所以其具有以下优点：

3.

（1）环保效益显着

4.水源热泵是利用了地表水作为冷热源，进行能量转换的供暖空调系统。

供热时省去了燃煤、燃气、然油等锅炉房系统，，没有燃烧过程，避免了排烟污染；供冷时省去了冷却水塔，避免了冷却塔的噪音及霉菌污染。

不产生任何废渣、废水、废气和烟尘，使环境更优美。

5.

（2）高效节能

6.水源热泵机组可利用的水体温度冬季为12-22℃，水体温度比环境空气温度高，所以热泵循环的蒸发温度提高，能效比也提高。

而夏季水体为

18-35℃，水体温度比环境空气温度低，所以制冷的冷凝温度降低，使得冷

却效果好于风冷式和冷却塔式，机组效率提高。

据美国环保署EPA估计，设

计安装良好的水源热泵，平均来说可以节约用户30～40％的供热制冷空调的

运行费用。

7.（3）运行稳定可靠

8.水体的温度一年四季相对稳定，其波动的范围远远小于空气的变动。

是很好的热泵热源和空调冷源，水体温度较恒定的特性，使得热泵机组运行更可靠、稳定，也保证了系统的高效性和经济性。

不存在空气源热泵的冬季除霜等难点问题。

9.（4）一机多用，应用范围广

10.水源热泵系统可供暖、空调，一机多用，一套系统可以替换原来的锅炉加空调的两套装置或系统。

11.（5）自动运行

12.水源热泵机组由于工况稳定，所以可以设计简单的系统，部件较少，机

组运行简单可靠，维护费用低；自动控制程度高，使用寿命长可达到

15年

以上。

13.