廈門大學嘉庚主樓中央空調系統整改辦法

1、廈門大學嘉庚主樓中央空調系統整改辦法摘要： 介紹了廈門大學嘉庚主樓中央空調系統的系統形式，并且介紹了實際使用中出現的問題及相應的整改辦法。 關鍵詞： 空調設備 冷源 空調水系統一工程概況：廈門大學嘉庚樓群為一主四從的建筑布置形式，坐落于廈大芙蓉湖畔。其中的主樓布置在中間，地上二十一層，為各系及學校辦公場所；地下二層，為平戰(zhàn)結合的汽車庫。建筑面積25000m2，空調面積約18000m2，建筑高度83米。地上部分設中央空調。工程于2001年竣工完成。二主要設計參數：冷凍水：7/12 冷卻水：32/37室內設計參數：室內參數場所溫度（）相對濕度（）新風量（m3/ph）辦公室2427406030會議室

2、252765展覽室26284560計算機房24274060走廊、門廳252765空調總耗冷量：3000kw；三空調設備：冷源：采用兩臺螺桿水冷冷水主機，單臺制冷量1343kw。機組布置在大臺階底下的制冷機房。冷凍水循環(huán)泵為三臺低噪聲型（二用一備），流量220m3/h，揚程31m；冷卻水循環(huán)泵為三臺低噪聲型（二用一備），流量346m3/h，揚程38m；選用兩臺無風機型冷卻塔，循環(huán)流量350 m3/h；考慮噪聲及飄水的影響，將塔放置在離樓群較遠的位置。四系統形式：空調水系統原理圖如下：1螺桿冷水機組 2冷凍水泵 3冷卻水泵4無風機冷卻塔 5分水器 6集水器 7-膨脹水箱 8-水處理儀 9-二通電磁

3、閥10-三通電動閥 11-二通電動閥本工程空調水系統按二管制設計，一次泵系統，空調主機定流量運行，負荷側變流量運行。各層同程式，系統異程式。冷凍水通過分、集水器分配至各末端用戶。全樓分為一至十層、十一至二十一層兩個水路。在一、二、三及十一、十二、十三層的新風機入口處各設一個三通電動調節(jié)閥。當實際冷負荷小于設計值時，部分冷凍水從三通閥旁通。各層均采用風機盤管加獨立新風的布置方式。每層內走廊設一臺吊頂式新風機，將室外新風處理至室內焓值后，送到各房間，在風機盤管混合箱內與回風混合。五工程的幾點不足：本工程于2001年竣工，試運行一個季度后，情況基本良好。但是也暴露出來一些問題。其中有些是設計考慮不周

4、，有些則是施工不當所致。1. 設計時要求管徑小于dn100的水管采用絲扣連接，但在實際施工時采用的是麻絲，而且在安裝過程中未嚴格執(zhí)行沖洗程序。在驗收時未發(fā)現大問題，但運行幾個月后，出現各層樓均有個別房間溫度達不到設計要求，多數為各層的水路末端。經檢查，發(fā)現這些房間的風機盤管被麻絲、焊渣嚴重堵塞。雖經幾次沖洗，但不能解決根本問題。因此，在一些比較重要的建筑中，可以考慮在風機盤管的進水端設過濾器。2. 在使用中，部分房間的布局有變動。一些較大空間中另隔出小房間，與大房間共用一臺風機盤管，只在房間門上留有對流百葉。實際使用中，這些小房間的溫度都偏高。在整改時，小房間也加設風機盤管。3. 每層設一臺吊

5、頂新風機供給該樓層所需的新風，是考慮節(jié)省機房面積。實際使用時，臨近新風機的房間普遍抱怨有噪聲。經檢查，發(fā)現在裝修時走廊隔斷未頂到板底，與相鄰房間在吊頂空間內相通。將縫隙堵死，并將新風機外包消聲材料后，噪聲降低。4. 本工程設置了兩臺主機，單臺制冷量1343kw。在夏季運行期間，多數時間開一臺即可；兩臺同時開機，每臺出力約55。一方面，目前建筑內三層展覽廳及二十一層觀光層都未開放，所需冷量變??；另一方面，主機單機容量選擇偏大。5. 施工時風機盤管回風口與混合箱之間大部分未設風管連接，致使回風是從吊頂抽風，衛(wèi)生得不到保證；小部分采用帆布軟接，而且未設固定措施，回風時由于負壓作用導致帆布口部縮小，回

6、風速度變大，有噪聲感。在整改時全部采用短管連接。幾種bchp技術及其能源利用效率的簡要分析摘要： bchp是能量梯級綜合利用的技術，對于解決我國面臨的環(huán)境、能源問題有重要作用。本文對bchp與傳統空調用能方式的優(yōu)缺點進行了分析，討論了現有技術條件下幾種bchp技術的性能和特點，對基于微型燃氣輪機和燃氣內燃機的bchp技術進行了分析，結果表明，在目前的技術水平下，當”以熱定電”時，燃氣內燃機方案較微燃機方案的一次能耗要低。 關鍵詞： bchp 微型燃氣輪機 燃氣內燃機 以熱定電1 引言能源、環(huán)境問題是中國實現可持續(xù)發(fā)展戰(zhàn)略所面臨的重大挑戰(zhàn)之一，應對這一挑戰(zhàn)，需要各行各業(yè)密切協作，在各自的領域里作

7、出巨大努力，空調制冷業(yè)也不能例外。事實上近年來空調制冷業(yè)的發(fā)展，正在造成我國乃至全球能源、環(huán)境危機：空調用電不僅已成為城市能源消費最多的領域之一，還在夏季造成電網尖峰負荷，致使電力供應出現緊張局勢；而空調在全球的使用也直接、間接地造成諸如大氣臭氧層破壞，溫室氣體排放，城市熱島1等環(huán)境問題。因此，解決能源、環(huán)境問題，空調制冷行業(yè)有著不可推卸的責任，理應有所作為和貢獻。提高設備性能雖然是解決問題的一個重要方面，但在空調使用飛速增長的中國，僅僅這樣還遠不夠，必須從提高整個能源系統效率的角度出發(fā)，研究提高空調系統用能的高效化、清潔化，有效降低空調制冷能耗，減少環(huán)境污染，這是一個不可忽視的領域1,2，而

8、bchp作為一種能量梯級綜合利用的技術，可以在這方面發(fā)揮重要作用1,2,3，本文就幾種bchp技術的能效作一初步分析。2 bchp的概念及其優(yōu)越性bchp即樓宇冷熱電聯產，是building cooling, heating and power的縮寫，其原理是：燃料（油、氣等）先經熱功或電化學過程轉換為電力供建筑物使用，燃料發(fā)電后的余熱則用于建筑物供熱、空調等，如圖1所示。而在傳統的以電力為能源的空調系統中，高品質的能源在中國目前最主要的部份是煤首先以較低的效率被轉換為“清潔的”二次能源電力，經輸配電設施到建筑物，再經制冷制熱設備轉換為低品位的空調冷熱源通常是冷水或熱水，在此過程中能量不僅在質

9、上貶值了高品位的能量被轉換成了低品位的空調冷熱水，且數量上也“減少了”：大部份排熱因遠離用戶而作為廢熱與nox、so2、粉塵等污染物一起被排入大氣，造成環(huán)境污染，如圖2所示。比較上面兩種空調用能模式可見，bchp的用能方式具有諸多優(yōu)點：用能合理，實現了能量的梯級利用，減少了能量轉化和利用過程中的不可逆損失；高效，燃料作功后的余熱也得到充份利用；清潔，可使用天然氣等清潔燃料；環(huán)保，燃氣內燃機、燃氣輪機、燃料電池均有低排放特點；分布式現場發(fā)電，提高供電可靠性。在當今中國，空調用電持續(xù)增加，而污染嚴重的礦物燃料煤又占能源消耗絕對多數比例，為緩解環(huán)境、能源問題，國家已啟動了一系列天然氣工程，預計未來天

10、然氣在能源消費中所占比例將有較大幅度提高。但我國是一個人均能源、資源稀少的國家，已探明天然氣儲量并不能滿足國內能源需求，因此，應當盡可能高效、經濟地使用，如bchp，cchp，dhc等等，使之在解決人口密集的城市的能源、環(huán)境問題方面有效發(fā)揮作用。3 幾種bchp技術3.1 bchp的系統構成根據其功能，bchp系統可分為三個子系統：燃料電力轉換及接入設備、空調冷熱源熱備、包括空氣處理末端的空調系統。各子系統均有多種技術方案，各有特點。3.2 幾種 bchp技術方案的性能特點3.2.1 微型燃氣輪機余熱溴化鋰機組方案此方案中，微型燃氣輪機（出力300kw以下）發(fā)電后的余熱被直接用以驅動吸收式制冷

11、機，制冷量不足時可補燃以增加冷機出力。目前小型燃機發(fā)電效率在30以下，國外有數家公司有商品化機組，國內也已開始投入力量進行研發(fā)。吸收式機組國內外均有生產廠家。此方案系統較簡單，且不用氟利昂制冷劑，與建筑用能匹配也較容易。3.2.2 燃氣內燃機余熱投入型溴化鋰機組方案在此方案中內燃機發(fā)電后的余熱先進行回收，然后被導入直燃機用以預熱溶液，減少燃料消耗量。燃氣內燃機特別是帶增壓中冷的機組發(fā)電效率較高，目前在30-42間，依機組容量而異。冷（熱）負荷較低時，也可僅以排熱驅動制冷機。3.2.3 高溫燃料電池余熱溴化鋰機組方案燃料電池是將燃料化學能直接轉化為電能的裝置，不受卡諾定律的限制，有很高的發(fā)電效率

12、（50-79）。sofc（固體氧化物燃料電池）和mcfc（熔融碳酸鹽燃料電池）可直接以天然氣作燃料發(fā)電4，不僅發(fā)電效率高，且排熱溫度高，可達750，用以驅動吸收式制冷機，可獲得較高的能效比。此方案因發(fā)電效率高，排熱相應較少，也需要補燃才可提供足夠冷量。3.2.4 燃氣內燃發(fā)電機壓縮式制冷這是一個無吸收式制冷技術的方案。燃氣機除用以發(fā)電外，還可用以直接驅動蒸汽壓縮式制冷機或熱泵，也可以發(fā)電后驅動電動制冷機組，依建筑物需要而定。燃氣機的余熱可作各種用途，包括用于除濕干燥，這可以提高制冷機出水溫度，使制冷機組能效比大幅提高；在熱泵應用中則可以提高制熱量，使之在外界環(huán)境溫度下降時仍能維持一定的制熱量。

13、因燃氣機熱效率較高，這個方案的一次能利用效率也是較高的。除以上方案外，還可能有其它方案的組合，而其它技術如pafc（磷酸型燃料電池）、pemfc（質子交換膜燃料電池）也是合適的bchp動力設備，在此不一一述及。下表列出了國內外知名廠家如康明斯，卡特彼勒，寶曼等的發(fā)電機組所能達到的性能。由表可見，不同產品發(fā)電效率、余熱品位（溫度）相差較大，要分析與其相應的bchp的能效，只有火用效率才是合理的指標1，但這在計算上有些不便，為使分析可行，本文將在一定的熱（冷）、電負荷下進行不同方案的一次能消耗的分析比較。表1.幾種動力轉換設備的性能參數 項目參數內燃機外燃機微燃機*sofc發(fā)電效率32-38301

14、5202550-60高溫余熱溫度（）520/550/700制冷系數*1.0/1.0/1.25低溫余熱溫度（）9050/9595/制冷系數*0.75/0.80.8/*理論估計值，根據直燃機高發(fā)溫度160度、cop較高值為1.35推算得到。*某公司熱水型溴冷機數據。*見bowman 公司產品介紹。4 兩種bchp技術的能效分析鑒于微型燃氣輪機和燃氣內燃機在目前是較成熟的技術，因此本文著重討論基于這兩種技術的bchp技術：方案1 和方案4。設有一建筑物，其冷負荷為qc，自發(fā)電負荷為w。則依方案1的能量轉換方式可得：上式中，吸收式制冷機的性能系數；t燃氣輪機發(fā)電效率；吸收式制冷機補燃功率。設補燃功率制

15、冷量為總冷負荷的x倍，即，則設燃氣內燃機發(fā)電效率為e，壓縮式制冷機性能系數為，不考慮內燃機余熱回收，則方案1的一次能消耗量及方案4的一次能消耗量分別為由于關于補燃的溴冷機的性能參數比較少，為便于討論，現假設x=0，即不考慮補燃，建筑物冷負荷全部由燃氣輪機余熱滿足，這實際上是”以熱定電”。以目前蒸汽壓縮冷水機組的技術水平，高水平的螺桿機copc可達5.2，離心機則可達7.0，這里取5.2。燃氣內燃發(fā)電機效率取35%，代入表1的其它相關參數可得各方案的pe值，如表2所示，這里還未計入內燃機的可利用排熱。由表2可見，在不補燃、不計入內燃機可利用排熱的條件下，僅當微燃機效率大于25時，方案2.2.4的一次能耗才較方案2.2.1 為低，但由于此時余熱溫度較低，制冷性能系數低，為滿足冷負荷要求，發(fā)電功率就將超出建筑自身負荷，需要向電網售電，而這將遇到很大阻力；此外若將內燃機的排熱用于空調制冷，如干燥除濕等，則方案2.2.4的一次能耗仍將低于方案2.2.1，將另文進行分析討論。表2. 兩種方案的一次能耗比較 方案pe值方案2.2.16.67w5w