1、蒸发冷凝式冷水机组的应用深圳大学建筑设计研究院 郑文国摘要 简 要介绍了蒸发冷凝式冷水机组的工作原理，通 过实际设计案例的数据分析，表明采用这一新型的制冷主机可以大大提高空调系统的能效比，降低冷却水的消耗，节能效果显著。关键词 蒸发冷凝式冷水机组 热回收 节能 系统能效比1 引言空调系统的冷源设备种类繁多，对于集中空调系统来说，常用的制冷主机多为水冷离心式或螺杆式制冷主机，以及风冷螺杆式或涡旋式冷热水机组等。对于水冷主机，还要配套冷却塔、冷却水泵及冷却水管路系统等，而风冷型主机，虽然没有了冷却水系统的设备和管道，但风冷主机的造价较高、噪声大，且系统的能效比较低。而近些年研发生产的蒸发冷凝式制冷
2、主机，摒弃了传统型制冷机组的缺点，将水冷及风冷型主机的优点进行了集成，简化了空调水系统，从而大大提高了空调系统的能效比，节能效果非常显著。2 制冷原理蒸发冷凝式制冷主机是将冷却水系统与制冷主机的冷凝器集成合并设置，采用蒸发冷凝式冷凝器，取消了制冷主机外配的冷却塔、冷却水泵及冷却水管道及其附件等，将传统冷却水的外循环方式改为内循环方式，大大简化了冷却水系统，同时降低了冷却水的飘水损失，从而大大提高了空调系统的能效比，具体节能效果见后文。图 1为板管蒸发冷凝式螺杆制冷主机制冷原理图。图 1 板管蒸发冷凝式制冷机制冷原理图3 案例应用某综合楼建筑面积 4 万平方米，空调面积约 2万平方米。地下两层，
3、地上十一层，建筑高度 44米。地下两层为停车库及设备用房，裙房一、二层用于会议、办公等，三层为娱乐用房，四十一层为酒店客房等。 21 室内主要设计参数（见表 1）表 1 夏季室内主要设计参数房间名称 室内温度 相对湿度 新风量() () (m3/h.p)大 堂 27 65 10会议室 26 65 30多功能厅 26 65 20办 公 26 65 30餐 厅 26 65 20客 房 25 65 50冬季只送新风，不进行温湿度控制。22 通风换气次数水泵房 6 h -1变配电所 12h -1吸烟室 10 h -1车 库 6h -1卫生间 10 h -1发电机房、储油间 12 h -123 人员密度
4、指标会议室 1.0 p/多功能厅 2.0 p/办 公 8.0 p/餐 厅 1.0 p/客 房 2 p/间24 主要计算冷负荷指标会议室 260 w/多功能厅 250 w/办 公 170 w/餐 厅 340 w/客 房 130 w/3 工程特点及设计要点31 工程特点就建筑的规模、造型及平面功能的设计来说，本工程并无特别的与众不同之处，为倡导绿色环保的理念，空调系统的节能方案设计就显得尤为突出，成为本次设计需要重点解决的问题。再者，由于规划部门对本工程的总建筑面积有所限制，空调系统占用的机房面积也需尽可能的少。32 空调系统设计要点本工程的空调面积不大，只有 2 万平方米左右，制冷量只有 310
5、0KW（880RT）,而建筑给定的空调机房的面积又较小，故设计选用了新型的“板管蒸发冷凝式制冷主机” ，省略了制冷机房及冷却塔，同时将冷凝水进行回收用于主机的冷却。4 制冷主机选型及空调水系统41 空调用冷源设计情况根据建筑各种功能用房的使用性质及空调计算冷负荷，设计选用两台 687KW 的冷凝热回收式板管蒸发冷凝式螺杆制冷主机及两台 859KW 的板管蒸发冷凝式螺杆制冷主机，回收的冷凝热用于生活热水的加热，主机供回水温度 712。制冷主机安装在裙房屋顶，而冷冻水循环水泵则安装在地下二层的空调水泵房内。42 空调水系统空调水系统采用异程式二管制一次泵定流量系统，各分支的回水干管上设平衡阀，用以
6、调节各分支干管的水力平衡，每个分支回路基本为同程系统，设高位膨胀水箱定压。空调水系统图见图 2。图 2 空调水系统图5 节能效果及经济分析51 采用板管蒸发冷凝式主机的节能分析本设计制冷主机采用的是板管蒸发冷凝式制冷机组，但在方案及初步设计阶段并未采用此种设备，而是采用常规的水冷螺杆式制冷机组，在进行施工图设计时才改用现行的板管蒸发冷凝机组。两种方案的设备装机容量见表 2 及表 3，表4 为两种空调方案能耗的对比。表 2 传统水冷螺杆式主机空调设备装机容量表设备名称台数 制冷量每台用电量冷却水耗量主机COP系统能效比台 KW KW CMH制冷主机 3 1031 222 4.644冷却水泵 3
7、37冷冻水泵 3 37冷却塔 3 8 4.5空调末端小计 206.6合计 3093 1118.6 13.5 2.765表 3 板管蒸发冷凝机组空调设备装机容量表设备名称台数 制冷量每台用电量冷却水耗量主机COP系统能效比台 kW kW CMH2 687 147 0.93 4.673制冷主机 2 859 184 1.2 4.6682 22冷冻水泵 2 30空调末端小计 206.6合计 3092 972.6 4.26 3.179表 4 两种空调方案能耗对比表方案种类 制冷量 用电量 冷却水 耗量 主机 COP 系统能效比KW KW CMH传统螺杆机 3093 1118.6 13.5 4.644 2
8、.765蒸发冷凝式 3092 972.6 4.26 4.671 3.179差额 1 146 9.24 -0.027-0.414节约率（%） 13.1 68.4 0.6 15从表 4 可以看出，采用新型制冷机后，空调系统用电量及冷却水耗量都大大降低，空调系统的能效比有显著提高。如果每年空调开机时间为8 个月，每天按 8 小时运行计，则每年空调系统可节约 28 万度电和 1.77 万吨水！如电价按 0.8元/度、综合水价按 3.2 元/吨计，则每年可节省电费 22.4 万元、水费 5.66 万元，合计约 28 万元！两年即可收回因采用新型制冷主机而增加的投资！这里尚没有计算因电力容量的减少而带来的
9、电力增容费的减少等连带费用，还有节省了传统型水冷主机多占用的建筑面积等引起的投资。52 冷凝水回收利用措施本设计将塔楼空调系统的冷凝水进行了回收，用于主机的冷却水补水。塔楼空调总冷负荷为1456KW，冷凝水产生量按 0.5Kg/kW.h 计，每小时约共产生 728Kg 的冷凝水。将此水用于主机冷却水系统的补水，单从水量来说，就可减少自来水补水量的 17，每年可节水一千四百吨。若冷凝水温度按 19计，则可回收 13.5 kW 的冷量，如不计损失，则相当于减少 62 kW 的电力消耗，每年节电 12 万度，即使按一半计算，节电也有 6 万度，折合人民币达 4.8 万元！因空调主机安装在裙房屋顶，裙
10、房各楼层的空调冷凝水无法靠重力自流到空调主机的冷凝器，为简化系统，故未对裙房空调系统的冷凝水进行回收，而只将塔楼的冷凝水进行了回收。即使如此，节能效益也是很显著的，由此看来，冷凝水回收再利用的节能潜力非常大，应大利提倡，但很多项目并未采用，希望有关政府职能部门能引起重视，并积极倡导。53 冷凝热回收措施两台 687 kW 的制冷主机带有冷凝热回收功能，回收的热量用于客房生活热水的加热。回收方式采用部分热回收，每台机组的热回收量为 200 kW，可提供 50的生活热水，两台主机每小时可提供免费生活热水 11.4 吨，这又节约了一笔不小的燃气消耗费用。6 设计体会本工程虽然建筑面积不大，只有 4 万平方米，空调面积也只有 2 万平方米，建筑使用功能也并没有什么特殊性，但这并不等于说空调系统的设计只能遵循常规化、不能有所创新和突破。只要设计人员肯动脑筋，善于挖掘潜力，小工程也是能做出大文章的，并不会缺乏亮点。本设计采用了一系列的节能技术措施，节能效益显著，很好的说明了这一点。参考文献1 陆耀庆.实用供热空调设计手册M.北京:中国建筑工业出版社,2008.07
