空调系统介绍

一、常规电制冷空调系统

　　目前使用较多的空调形式，经过一个多世纪的发展，制冷主机的形式多种多样，具有制冷效率高等的优点，它有如下特点：

优点：

　　1）系统简单，占地比其他形式的稍小。

　　2）效率高，COP（制冷性能系数）一般大于5.3。

　　3）设备投资相对于其他系统少。

不足之处：

　　1）冷水机组的数量与容量较大，相应的其他用电设备数量、容量也增加，运动设备的增加加大了维护、维修工作量。

　　2）总用电负荷大，增加了变压器配电容量与配电设施费。

　　3）所使用电量均为高峰电，不享受峰谷电价政策，运行费用高。

　　4）在拉闸限电时出现空调不能使用的状况。

　　5）运行方式不灵活，在过渡季节、节假日或休息时间个别区域供冷，需要开主机运行，形成大马拉小车，浪费了机组的配置能力，增加了运行费用。

　　6）对于大型区域供冷系统较难实现较好的供冷（供水温度不能降低），管网的投资大、输送能耗高、空调品质差。

二、冰蓄冷空调系统

　　冰蓄冷空调是在常规水冷冷水机组系统的基础上减小制冷主机容量增加蓄冰装置，利用夜间低谷低价电力时段将冷量通过冰的形式储存起来，白天需要供冷时释放出来。该技术在二十世纪30年代开始应用于美国，在70年代能源危机中得到发达的大力发展。从美国、日本、韩国、台湾等较发达的和地区的发展情况来看，冰蓄冷已经成为集中空调的发展方向。

优点：

　　1）减少冷水机组容量（降低主机一次性投资），总用电负荷少，减少变压器配电容量与配电设施费。

　　2）冷主机制冷效率高（COP大于5.3），同时利用峰谷荷电价差，大大减少空调年运行费，可节约运行费用35%以上（与热泵和溴化锂空调形式比可以节约40%以上）。

　　3）减少建筑的配电容量，节约变配电的投资，节约30%（空调的配电投资）；免双线路的高可靠性费用，节约投资。

　　4）使用灵活，部分区域使用空调可由融冰提供，不用开主机，节能效果明显。

　　5）可以为较小的负荷（如只用个别办公室）融冰定量供冷，而无需开主机。

　　6）在过渡季节，可以融冰定量供冷，而无需开主机，不会出现大马拉小车的状况，运行更合理，费用节约明显。

　　7）具有应急功能，提高空调系统的可靠性。在拉闸限电时更能显示其优势：只要具备带动水泵的电力就能够融冰供冷，不会出现空调不能使用的状况。

　　8）制冷温度低而稳定，空调效果佳，提高大楼的舒适性。

　　9）有低温冷源制冷速度快，上班前启动时间短。上班前启动时间越长，则空调无效运行越多，无谓的浪费越大。

　　10）作为驱动能源，清洁、环保、稳定、简单可靠，且峰谷电差价在不久的将来势必会更优惠（周边省份在去年均已大幅优惠，国外的峰谷差更大）。

　　11）对于大型多建筑区域供冷，可以低温供水，降低送水能耗、减少管网投资；同时与每一建筑一个供冷站的形式比可以节约投资、减少管理费用、减少机房面积。

　　12）可以为末端提供低温冷水，降低末端的投资；加强除湿能力，大幅提高空调舒适性；如果采用低温送风系统，更是可以降低末端的风机能耗、提高空调品质、减少风管的尺寸和投资。

　　13）空调系统智能化程度高，可以实现系统的全自动运行，而且具备与大楼的BAS接口，是目前世界上进的空调系统。

不足之处：

　　1）如果主机和蓄冰装置等设备均布置于制冷机房内，蓄冰装置需要占用的空间（解决办法：可以埋在绿化带下、布置在汽车坡道下等无用空间）。

　　2）机房设备投资比常规水冷电制冷和溴化锂机组系统稍高。

　　3）冰蓄冷只能夏天供冷，需要供热系统。

三、水源热泵空调系统

1、属于可再生能源利用技术

　　水源热泵是具备了利用地球水体所储藏的太阳能资源作为冷热源，进行能量转换的供暖空调系统。其中可以利用的水体，包括地下水或河流、地表部分的河流和湖泊以及海洋。地表土壤和水体不仅是一个巨大的集热器，收集了47%的太阳辐射能量，比人类每年利用能量的500倍还多（地下的水体是通过土壤间接的接受太阳辐射能量），而且是一个巨大的动态能量平衡系统，地表的土壤和水体自然地保持能量接受和发散地相对地均衡。这使得利用储存于其中地近乎无限地或地能成为可能。所以说，水源热泵利用的是清洁的可再生能源地一种技术。

2、便于计量和收费

　　空调用电负荷在用户位置，因此便于空调的计量与收费。这对于用户合理使用空调系统，节约空调系统的能耗，公平、公正、公开地摊派空调运行管理是很有利的。

3、运行安全可靠

　　水源热泵机组的空调系统是可以基本保证全年按用户的需要开启空调系统，特别是春秋空调过渡季节均能运行，也就相当于四管制空调系统。一般，水源热泵供、回水温度一年四季相对稳定，其波动范围远远小于空气温度波动范围。夏季水体作为空调的冷源，冬季作为空调的热源，水体温度较恒定的特性，使得热泵机组运行更可靠、稳定，也保证了系统的性和经济性。不存在空气源热泵的冬季除霜等难点问题。

4、节能

　　水源热泵机组可利用的环境水体温度冬季为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 ℃，水体温度比环境温度低，所以制冷的冷凝温度降低，机组效率提高。

5、灵活应用

　　有的建筑物内，特别在过渡季节，部分区域需要供冷，部分区域需要供热，水源热泵可以同时供冷和供热，可以实现建筑内冷热量的转移和平衡，从而系统少用能源。

四、电蓄热空调系统

　　电蓄热空调是利用夜间低谷低价电力电锅炉制热，制取的热量以热水的形式储存在蓄热装置中，白天将所储存热量释放出来向空调末端供热。

　　电蓄热空调具有稳定的供热能力，有如下特点：

　　1）利用蓄能技术移峰填谷，平衡电网负荷，提高电厂发电设备的利用率，降低电厂、电网的运行成本，节约电厂、电网的基础建设投入。

　　2）利用峰谷荷电价差，大大减少空调年运行费。

　　3）使用灵活，过渡季节、节假日或者下班后部分办公室使用空调可由蓄热定量提供，无需开机组，节能效果明显，运行费用大大降低。

　　4）具有应急功能，提高空调系统的可靠性。

　　5）自动化程度高，可以作到无人值守，根据空调的变化实时跟踪，需要多少冷量供多少，不会出现大马拉小车的状况，节能明显。

五、空气源热泵空调系统

　　空气源热泵是靠室外空气来冷却的一种空调形式，其制冷和供暖的性能与室外环境温度密切相关，它有如下特点：

　　1）冷热一体，不需要另外配置热源。

　　2）在不考虑其对建筑外观的影响和机组运行振动影响时，可以将机组放置于屋顶，不需要专门的空调机房。。

　　3）空气冷却，不需配置冷却塔

　　4）靠空气冷却，制冷、制热性能与室外环境温度密切相关，造成性能不稳定：夏季室外温度较高，需冷量较多时，其制冷能力变差；冬季室外温度较低，需供热较多时，其供热能力变差。冬季需要采取特定的除霜手段，影响了制热效果；供热温度低，使室内的温度在天冷时达不到要求。

　　5）靠空气冷却，制冷效率低（名义COP低于3.2，实际运行一般为2.5左右），运行费用高。

　　6）因机组放于室外靠风冷却，时间长了冷凝器上结满灰尘，的影响了换热效率，机组运行效率下降，制冷量也急剧下降，一般3年后需重新考核其制冷能力，进行相应处理，有时甚至需加配机组。

　　7）机组选型时需考虑环境对系统的影响，需要增大配置，投资增加，投资为几种空调形式中高的。

　　8）效率低，总用电负荷大，增加了常规空调系统本身就较大的变压器配电容量，配电设施费高。

　　9）由于机组放置于室外，运行、管理、维护难度大，机组容易损坏，维修工作量大。

　　10）过渡季节，需冷量或热量减少时，其制冷或制热能力却达到高水平，大马拉小车，形成浪费，也增加了运行费用。

六、溴化锂空调系统

　　溴化锂机组是利用热能作为机组的能源、通过溴化锂和水之间的吸收与释放、由水作为制冷剂循环来达到制冷的目的。根据提供热能的方式，溴化锂机组又分为直燃型（燃油、燃煤气或燃天然气）、蒸汽型（热网蒸汽或自备锅炉提供蒸汽）和热水型（热网热水或自备锅炉提供热岁），由于不通热网，因此只能为直燃型。

　　由于水作制冷剂、溴化锂作吸收剂，使得制冷主机的特性完全不同于其他空调。

优点：

　　1）系统的能源主要为热能，因此配电容量小（约为常规电制冷的1/3，冰蓄冷系统的1/2），运行耗电量小。

　　2）用于有废热产生的场合较为可行，如钢厂、纺织厂等，欧美发达溴化锂机组的应用均在有废热的场合。

　　3）（直燃型）冷热一体，不需另外配置供暖设备。

　　4）机房占地面积比冰蓄冷稍小。

不足之处：

　　1）由于溴化锂机组的特性，制冷量存在衰减（年衰减约为3%～8%），因此溴化锂机组的容量设计时按15%的余量配置。

　　2）制冷主机的出水温度高，实际运行高于8 ℃（众多的实际工程就均如此），空调效果差、制冷速度慢、上班前启动时间长，降低了大楼的品位；同时由于供水温度高，加大末端设备的容量才能达到降低室内温度的效果，增大了投资。

　　3）溴化锂是具有腐蚀性的无机盐，容易造成机组的腐蚀和制冷量的衰减。

　　4）效率低，能效比（COP）约为0.8～1.2，属于节电不节能型产品，运行能耗高、运行费用高，在能源紧张的现在，发达根本就不提倡使用。

　　5）由于采用水作制冷剂，确保系统真空度，但由于工艺以及实际运行后会产生不凝性气体，导致真空度下降，制冷量衰减。

　　6）溴化锂机组部分负荷运行时卸载能力差，因此部分负荷时容易造成“大马拉小车”状况，浪费运行费用；如果只有部分区域冷负荷较小时机组甚至无法启动（低于机组的40%负荷即无法运行）；当要求的冷量很小，远低于溴化锂机组能够启动运行的容量时无法供冷；在部分负荷下运行，如果机组调节不好，溴化锂易结晶造成系统难以运行。

　　7）冷却水系统大于常规电制冷系统，冷却塔是冰蓄冷系统的2倍，补水量大，在屋顶的布置更难以处理；冷却水管大，管道井也大。

　　8）由于溴化锂机组的特殊性，运行维护复杂；日常的维护保养工作特别重要，如果保养不好，制冷量的衰减更快，因此日常的维护管理人员要求具有较高的水平，费用远高于电制冷系统。

　　9）溴化锂溶液每年保养更换，费用大；现场更换容易造成系统不洁制冷效果下降。

　　10）机组尺寸大，需要更大的检修空间和通道。

　　11）油、气的价格持续走高且供应紧张，运行费用很高。

　　12）油气考虑消防因素，管理不方便。

七、VRV空调系统

　　1）不是集中空调，空调品质差。

　　2）系统相对简单，冷热一体，不需专用空调机房。

　　3）系统设计灵活，可以为小的供冷区域配置独立系统。

　　4）投资高。

　　5）采用空气冷却，冷却效果比水冷差，机组的能效比（COP）很低（样本标定一般小于3，而实际运行时远低于2.5），空调效果差、运行费用高。在的天的COP更低（COP随环境温度的升高而急剧下降），运行费用很高；同样冬季供暖也存在同样的效率低的问题，且随着环境温度的下降制热量不断地降低。

　　6）因机组放于室外靠空气冷却，时间长了冷凝器上结满灰尘，的影响了换热效率，机组运行效率下降，制冷量也急剧下降，3年后基本不能满足冷量的需要，需另外加配机组。

　　7）一个室外机与多个室内机通过铜管连接，制冷剂在管道内，因此安装时保证无泄漏。而由于室内室外机安装时接点较多，有一个接点泄漏会造成整个系统空调失去效果。

　　8）当室内机与室外机距离过大时，会造成回油困难，影响压缩机的工作与寿命，同时影响机组的换热能力。

　　9）维修不便，室内维修时会破坏装修。

　　10）机组的数量与容量较大，维护工作量大。

　　11）总用电负荷大，增加了变压器配电容量与配电设施费。

　　12）需要通过加配其他冷水机组解决新风问题。

八、地源热泵空调系统

　　热泵实质上是一种热量提升装置，它本身消耗一部分能量，把环境介质中贮存的能量加以挖掘，提高温位进行利用，而整个热泵装置所消耗的功仅为供热量的1/3或更低，这也是热泵的节能特点。

　　地源热泵是利用水与地能（地下水、土壤或地表水）进行冷热交换作为热泵的冷热源，冬季把地能中的热量“取”出来，给室内供暖，此时地能为“热源”；夏季把室内热量取出来，释放到地下水、土壤或地表水中，此时地能为“冷源”。

　　地源热泵供暖空调系统主要分3部分：室外地能换热系统、水源热泵机组和室内供暖空调末端系统。其中地源热泵机组主要有两种形式：水-水式或水-空气式。3个系统之间靠水或空气换热介质进行热量的传递，水源热泵与地能之间换热介质为水，与建筑物供暖空调末端换热,介质可以是水或空气。

地源热泵同空气源热泵相比，有许多优点：

　　1）全年温度波动小。冬季温度比空气温度高，夏季比空气温度低，因此地源热泵的制热、制冷系数要高于空气源热泵，一般可高于40%，因此可节能和节省费用40%左右。

　　2）冬季运行不需要除霜，减少了结霜和除霜的损失。

　　3）地源有较好的蓄能作用。

九、大温差低温送风空调系统

1、提高了室内空气品质

　　低温送风系统冷水供水温度低，除湿量大，降低了房间的相对湿度，提高了热舒适感。从焓湿图上的等舒适线可以得出一个近似的结论：相对湿度降低15%和干球温度降低1 ℃给人的热舒适感是相同的，在相对湿度较低的空气环境中，人感到更凉快更舒适，并判断空气较新鲜，具有更可接受的空气品质；其次，低温送风系统可以有效地预防“空调综合症”的产生，“空调综合症”产生的根源是室内一种称为“君兰菌”细菌的繁殖，这是一种适湿性细菌，降低空气相对湿度可以有效抑制它的繁殖，从而可以大大降低“空调综合症”产生的可能性。

2、节省了建筑空间

　　采用低温送风技术后，送风温度降低，送风温差拉大，输送相同冷量的情况下，送风量减少，因而风管的尺寸减少，降低吊顶上空的高度，节省了建筑空间。

3、降低了机械系统的造价

　　低温送风系统中，一次风的送风温差和冷水的供回水温差均比常规系统大很多，输送同样冷量的前提下，送风量和冷水流量显著减少，相应的水泵、风机、水管、风管和保温材料的投资可降低达30%～40%。

4、大大降低了空调系统的运行能耗

　　前已述及，达到同样的舒适效果时，低温送风系统可适当提高室内空气的干球温度，降低围护结构的传热量，因而可以程度地减少建筑物的冷负荷；采用低温送风后，和常温定风量系统相比，风机和水泵的能耗可降低30%左右。

十、变风量空调系统

　　变风量（VAV）系统20世纪70年代初由国外研究推出，目前是欧美等发达主流的空调系统，它根据空调负荷的变化以及室内要求参数的变化来自动调节各末端及空调机组风机的送风量，地保证空调环境的舒适性，降低空调机组的运行能耗。一般来说它具有以下显著特点：

　　1）舒适性。能实现各个空调区域的灵活控制，可根据负荷变化或个人的要求自行设定环境温度。

　　2）节能。由于空调系统绝大部分时间是在部分负荷下运行，而变风量空调系统是通过改变送风量来调节室温的，因此能够合理的分配气量，减少风机能耗，降低运行电费及总装机容量。

　　3）不会发生过冷或过热。由于温度控制的灵活、有效，可避免常规空调常见的局部区域过冷或过热，既提高舒适感，又节约能量。

　　4）系统噪声低。如果风量减小是通过风机转速降低实现的，则会使系统噪声大幅度降低。

　　5）无冷凝水烦恼。变风量系统是全空气系统，冷水管路不经过吊顶空间，可以避免冷冻水、冷凝水滴漏污染吊顶。

　　6）系统灵活性好。其送风管与风口之间采用软管，送风口的位置可以根据房间的变化而任意改变，也可根据需要适当增减风口。

十一、冰蓄冷与水源热泵相结合

　　热泵技术与蓄能技术强强联合，既可利用热泵技术同时满足制冷和供暖的特性，又可采用蓄能技术进行电网的削峰填谷，既使用户使用到了廉价的供暖、空调方式，又解决了污染问题，还为电网的昼夜平衡做出了贡献，可以大幅度降低空调系统日间电力高峰时期的用电负荷。

　　若采用热泵技术和蓄能技术相结合的方式，使得该系统不但具有削峰填谷的功能，还可以一机三用（三工况热泵机组：制热工况、制冷工况和制冰工况），使用清洁的电能和地下免费的可再生能源，既为系统提供了稳定的冷、热源，又解决了燃煤的污染问题和燃油、燃气的高能耗问题。不但符合的环保政策，也符合用户的根本利益。

　　地(水)源热泵以及冰蓄冷技术均是大力提倡的建筑环保节能新技术。地(水)源热泵充分利用土壤及地表水（或地下水）所含热能，改善了机组冬夏季的运行工况，并因夏天可制冷冬天可制热而提高了设备利用率。冰蓄冷系统在宏观上可为实现移峰填谷，降低电网负荷，延缓发电厂及输配电设施的建设，在微观上则可充分利用峰谷电电价政策，为业主大幅降低系统运行费用。

地(水)源热泵 冰蓄冷的优势：

　　一机同时解决冬夏季空调问题，冷热站投资省；

　　系统综合效率高，冬季制热COP达到4.0以上；

　　电力移峰填谷，享受峰谷差价，节省运行费用；

　　减小热泵制冷主机装机容量25%～40%；

　　减少打井数量、埋管数量或取水量，一般可减少1/3；

　　机组冬夏匹配性好，按照冬季选型，夏季加蓄冰可以满足大部分地区空调要求，机组利用率高；

　　夏季可提供2～4 ℃低温水，可以实现大温差供水、低温送风，改善空调品质。

十二、水蓄冷系统

　　水蓄冷空调系统是一种较为新颖的节能空调形式，它是在水冷机组基础上增加一套蓄能装置，利用晚上的低谷电由双工况电制冷机组制冷，所制得的冷量通过冷水的形式储存在蓄冰装置中，白天再通过供应低温冷水的方式将冷量释放出来。由于实行峰谷电价，因此水蓄冷空调系统的运行费用低于其他空调形式。

水蓄冷空调系统具有以下特点：

优点：

　　1）减少制冷主机及冷却塔的装机容量，减少范围在30%～50%（新建项目）。

　　2）减少相应的电力设备的投资，如：变压器、配电柜等。

　　3）提高设备的利用率和效率。由于水蓄冷空调使设备满负荷运行的比例远高于常规空调，所以设备的利用率和效率大幅提高。

　　4）每年能节省可观的集中空调年运行费用，分时电价差愈大，业主收益愈多。

　　5）减少机房设备维护管理费用。高度的自动化控制，可以实现系统的全自动运行，而且具备与大楼的BAS接口，系统的智能化程度高。

　　6）减少应急发电系统投资。作为应急冷源，停电时可用很少的自备电力启动水泵即可供冷。

　　7）提高空气品质。如水蓄冷系统和低温送风（低温送水）系统相结合，可进一步节省初期投资，提高空气品质。

　　8）冷水机组率运行，系统运行灵活，冷量1︰1的配置对负荷变化的适应性很强，解决过渡季节大马拉小车的问题，间接实现变频节能，单主机工况可减少10%左右的耗电量。

　　9）在主机出现故障或系统断电的情况下，备用应急恒定冷源，在仅需提供驱动水泵的动力的情况下，保证大楼供冷不中断，提高了空调系统的安全性和可靠性，保证了工作的稳定性和持续性。

　　10）当因为建筑功能变化或面积增加引起冷负荷增加时，系统扩容简单。

　　11）自动化程度高，管理简单。空调系统远程维护，网上监控。

　　12）符合产业政策发展方向，平衡电网负荷，减少电厂投资，净化环境。

　　13）蓄冷水池可起到消防水池的功能，可节省用户在消防水池上的投资。

缺点：

　　1）比常规水冷空调系统增加蓄水装置面积。（可考虑利用消防水池等不占用有效面积）

　　2）系统相对复杂,须由水蓄冷集成商进行系统设计、安装。

　　实践证明，水蓄冷空调在调节电网“削峰填谷”方面有着其他技术不可比拟的优势，也是鼓励的一项成熟技术。各级政府为了使水蓄冷空调技术得到进一步发展应用，推出了一系列的优惠政策，主要集中在分时电价、提供政府贴息等几个方面，收到较好的成效。因此，水蓄冷空调系统是“政府鼓励、业主受益”。此外，水蓄冷空调还具有运行可靠、节能环保、自动化程度高等优点。

十三、温湿度独立控制空调系统

　　与传统空调系统的对温度、湿度联合处理不同，温湿度独立控制空调系统，采用温度与湿度两套独立的空调系统，分别控制、调节室内的温度与湿度，从而避免常规空调系统中热湿联合处理所带来的损失。

　　温湿度独立控制空调系统的运行能耗仅为常规空调系统的60%～90%。