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Keys：变频多联机 冷水机组 部分负荷 性能系数
0引言
随着互联网公司不断的发展，企业总部建设也不断增加。企业在建筑项目建设时，不得不考虑日后运行费用开支。空调系统能耗作为建筑能耗的大头，为了减少后期运行费用的支出，也为了响应国家“碳达峰”“碳中和”等低碳政策，如何选择合适的空调系统也是降低能耗费用的关键。下面通过对项目数据整理及分析对比，提出合适的方案选择。
1 项目概况
本项目总用地面积：，建筑面积：61206平方米（地上总建筑面积：39476平方米，地下总建筑面积：21730平方米）。项目是由一幢建筑高度
为80米的1#办公楼、一幢二层社区配套用房及地下室组成。本次讨论范围为主楼1#办公楼及其地下室的员工餐厅部分。
房间名称
夏季
冬季
新风量标准（m3/(h·人））
人员密度
（人/m2）
温度（℃）
相对湿度（%）
温度（℃）
相对湿度（%）
办公
26
55
20
30
30
办公大堂
26
60
20
/
15
报告厅
26
60
20
30
15
员工餐厅
26
60
20
/
25
2 基础数据
空调负荷
经华电源负荷软件计算，本项目空调负荷：夏季总冷负荷为4299kW，冷负荷指标为137W/m2（空调面积）；冬季总热负荷为2506kW，热负荷指标为80W/m2（空调面积）。
建筑能耗
(1)全年逐时负荷
图1 全年逐时负荷柱状图
图1——全年逐时负荷柱状图，按时间表全年工作日计算，每个工作日时间为8:00～18:00。从图1中我们可以看出，空调冷负荷是从4月初至11月上旬，约七个多月的时间；而空调热负荷是每年年初的1月到3月底和11月中下旬到12月底，大概四个多月。夏天最大空调冷负荷出现在7月中，冬天最大空调热负荷为1月中。
(2)部分负荷分布图
图2 部分负荷频率分布柱状图
将全年冷热负荷数据按以下四个区间0～25%、25%～50%、50%～75%、75%～100%划分，统计出各部分负荷区间对应的小时数及冷热负荷数如图2——部分负荷频率分布柱状图所示。我们可以看出夏季部分负荷最长的时间为610h，为25%～50%区间；冬季部分负荷最长的时间为495h，也为25%～50%区间。为后续计算方便，将图2总制冷、制热量数据统计如下表1:
表1 总制冷、制热量
3 空调方案比选
由于大楼建成后将作为业主方总部办公楼自持使用，每年的能源运行支出是一笔很大的费用，是甲方非常关注的地方，而空调能耗又占了建筑能耗的一半以
上，所以选择合适的空调系统是很有必要的。本项目将从下面两个空调方案中比选：（1）变频多联机系统，每层均有变频多联机空调室外机摆放平台；（2）冷冻机+锅炉系统，地下一层层高6米，净高较高，也有足够的场地布置冷冻机房和锅炉房。
变频多联机系统
(1)设备配置
，，。为了简便计算，（22HP)、制热量69kW的变频多联机组。
(2)机组能效
根据某多联机厂家提供的22HP空调机性能测试报告如表2——制冷性能系数、表3——制热性能系数，。制冷：100%负荷时性能系数=*61517/11268=；75%负荷时性能系数=*46571/6025=；50%负荷时性能系数=*27614/2876=；25%负荷时性能系数=*15149/1510=。制热：最大制热量时性能系数=*69620/17891=；中间制热量时性能系数=*36571/6931=；最小制热量时性能系数=*19038/3164=。
表2 制冷性能系数
表3 制热性能系数
(3)全年运行费用
将总制冷、制热量及（2）机组能效中各部分负荷性能系数统计列入表4。从表4中可以看出，夏天制冷时总用电量525271度，冬天制热时总用电量256702度，夏天多联机主机用电量基本上是冬天的两倍，全年用电量为781973度。，可以得出变频多联机系统主机全年运行电费为1094763元。
表4 变频多联机系统主机运行电费统计表
冷冻机+锅炉系统
(1)设备配置
夏季总冷负荷为4299kW，冬季总热负荷为2506kW。，配备3台450RT的离心式冷水机组，；2台1400kW的真空燃气热水锅炉，。冷冻水供/回水温度为7℃/12℃，热水供/回水温度为60℃/50℃。
配置4台（三用一备）冷冻水泵，计算冷冻水泵流量为271t/h，，选型冷冻水泵流量为300t/h。配备3台（两用一备）热水泵，计算热水泵流量为120t/h，，选型冷冻水泵流量为132t/h。冷冻水泵扬程估算：1）冷冻机蒸发器水压降：80kPa——；2）机房内局部阻力（含分集水器、水过滤器、平衡阀）：；3）最不利水管路总长按400m计算，比摩阻按200Pa/m，沿程阻力与局部阻力：*400*（1+）
=；4）平衡阀阻力：；5）空调末端水压降：50kPa——；5）电动阀及过滤器阻力：；6）冷冻水泵扬程H=（8+3++1+5+）*=34mH2O。同理，热水泵扬程估算：H=（5+++1++3）*=28mH2O。综上，冷冻水泵参数为300t/h×34mH2O×1450rpm×37kW，热水泵参数为132t/h×28mH2O×1450rpm×15kW。
考虑制冷机组制冷时耗功的热量系数k（～，），*冷冻水量（271t/h）*（安全系数）=380t/h。冷却塔选型结果为3台冷却水量为380t/h的低噪声逆流冷却塔，每台冷却塔风机输入功率为11kW，冷却塔塔程为60kPa——6mH2O。根据冷水机组冷凝器水压降：80kPa——8mH2O，最不利水管路总长按300m计算，可以估算出冷却水泵扬程H=（8+3++6）*=28mH2O。冷却水泵参数为380t/h×28mH2O×1450rpm×45kW。
将以上计算的设备配置汇总到下表：
设备名称
设备性能
输入功率（kW)
数量（台）
离心式冷冻机
制冷量450RT
3
冷却塔
循环水量380t/h
11
3
冷冻水泵
流量300t/h，扬程34m
37
3
冷却水泵
流量380t/h，扬程28m
45
3
锅炉
制热量1400kW
4
2
热水泵
流量132t/h，扬程28m
15
2
(2)机组能效
1 根据某厂家提供的冷水机组部分负荷性能系数，详见表5。从表5中，我们可以看出部分负荷时的性能系数都不一样，部分负荷越小，性能系数越高。
表5 冷水机组部分负荷性能系数
2 制冷综合性能系数
当冷负荷率为25%时，开1台冷水机组、1台冷冻水泵、1台冷却塔、1台冷却水泵，水泵与冷却塔均为定频，，冷冻水泵功率为37kW，冷却塔风机功率为11kW，冷却水泵功率为45kW；
当冷负荷率为50%时，开2台冷水机组、2台冷冻水泵、2台冷却塔、2台冷却水泵，水泵与冷却塔均为定频，（2台主机均以75%负荷运行），冷冻水泵功率为74kW，冷却塔风机功率为22kW，冷却水泵功率为90kW；
当冷负荷率为75%时，开3台冷水机组、3台冷冻水泵、3台冷却塔、3台冷却水泵，水泵与冷却塔均为定频，（3台主机均以75%负荷运行），冷冻水泵功率为111kW，冷却塔风机功率为33kW，冷却水泵功率为135kW；
当冷负荷率为100%时，开3台冷水机组、3台冷冻水泵、3台冷却塔、3台冷却水泵，水泵与冷却塔均为定频，（3台主机均以100%负荷运行），冷冻水泵功率为111kW，冷却塔风机功率为33kW，冷却水泵功率为135kW。
综上，制冷系统综合性能系数见下表：
冷负荷率
负荷率25%
负荷率50%
负荷率75%
负荷率100%
离心式冷冻机耗电（kW)
冷冻水泵耗电（kW)
冷却塔耗电（kW)
冷却水泵耗电（kW)
合计耗电功率（kW)
制冷综合性能系数（W/W)