保税区空港区域供冷

1、重庆两路寸滩保税区空港功能区二期空调系统方案分析采用小型集中供冷站经济分析特灵空调系统（中国）有限公司2010年7月目 录一、集中供冷简介1.1集中供冷介绍1.2集中供冷的优点1.3其它国家的区域供冷系统1.4集中供冷系统设计一 集中供冷简介11集中供冷系统的介绍 集中供冷系统可视为大规模的集中式空调系统，并非只为一幢大厦服务，而是透过地下冷冻水管网向某区域内的多幢大厦传送冷冻水提供冷却服务，所以无须在每幢大厦独立安装制冷机。而且在某些需要大量暖气及热水供应的地区，还可以将上述装置同时设计成可以供应热水的系统，成为冷暖联供系统。(典型的集中供冷系统)典型的集中供冷系统包括下列组成部分：1）中心

2、冷冻水制造工厂2）冷冻水输配系统以及输送管网3）计量及中央控制系统中心冷冻水制造工厂 在中心制冷厂中，冷冻水通常由电驱动式的大型离心机组来提供。冷冻水输配及管网系统 主干网的冷冻水输配系统担负了将制冷厂生产出的冷冻水输送到用户端的任务。每幢用户大厦都设有一个换热站，以便将集中供冷系统的冷冻水管接驳至大厦，换热站内设有计量表。冷冻水分配网络的配水管道一般置于地底，并在公路或指定的公用设施专用范围内。分户计量系统 在采用集中式供冷的小区的会所、办公楼中，若要更加合理、准确地收取各使用者的费用，需要对空调末端进行计量， 按各用户“用多少，缴多少”的方式进行空调收费，这是一种最科学、最合理、最智能化的

3、计量收费方式，而且可以为物管降低管理成本、减轻工作量、提升管理水平。12集中供冷的优点减少系统的装机容量对于集中式的集中供冷，由于各用户的建筑功能不同，使用的时间也不同，比如上班时间办公楼的负荷达到一个高峰，但商场或其他场所就处于负荷低谷；而休息日商场处于高峰，办公楼处于低谷；住宅部分在夜间达到使用高峰，公共建筑在白天达到使用高峰等等。所以将不同功能的建筑的逐时负荷叠加后，其总的负荷会小于分散式的小型制冷系统的负荷之和。1.2.2减少系统的初投资由于无须装设制冷机组、机房、变压器房和相关的供电设备，使用集中供冷系统的大厦业主可以大大节省空调装置的资本投资和其后的维修费用。此外，大厦的安装及建筑

4、成本亦可减少。在大厦的运作期内，集中供冷系统的用户无需预留款项以更换制冷机和贮存作紧急修理用的零件。且因为整个系统的负荷下降，购买空调主机及水泵冷却塔等的投资也会减小。1.2.3高效节能 一个大型的中心制冷工厂与许多分散的小制冷机组相比可以得到更细致的分析和更好的设计， 而且由于连接用户数量巨大， 各用户冷负荷出现的时段不相同，可以使得逐时的系统负荷比较平稳，同时可以使得系统的工作曲线维持一个比较平缓的模式， 从而实现一个较高的运行能效（COP）。由以上分析知集中供冷系统是非常节能的供冷系统，因为此系统能优化资源的分配、照顾不同大厦在不同时段的冷量需要以及可以为大楼提供高质素的机组操作及维修服

5、务。尽管集中供冷系统所节约的能源会随着系统的不同配置(例如冷冻水分配管道的长度、散热方法和其他机组效能改善设施装置等)而异，但是一般情况下可节约大约35%的能源。(集中供冷系统与传统的水冷式及气冷式中央空调系统耗电量的比较)除了运行费用的节约之外还可以节约维护费用，采用集中供冷后用户就不再需要自己维护制冷系统， 所有在中心制冷工厂的技术人员都受过严格、过硬的培训， 辅助以先进的计算机控制系统， 供冷的质量、可靠性和系统的安全性都可以得到保证。而且由于采用了先进的技术， 工作量降低了， 工作人员减少，维护的费用也就降低了。1.2.4环保1）减少温室气体的排放系统运行效率提高能令能源消耗量减少，用

6、于发电的化石燃料消耗量亦因而下降。这样便可减少温室气体(如二氧化碳)的排放。2）减少噪音污染由于大厦不用装设制冷机等制冷设备，可大大减少噪音、振动、热卷流和废热污染。放置于集中供冷系统中央机组的设备可用较佳的隔声、防震和废热控制设备，减少上述问题的出现。3）减少冷媒的使用对于同等制冷能力的几部大型制冷机组和分散的许多的小制冷机组来说， 大型机组不仅需要少的多的制冷剂， 而且可以更好的处理制冷剂在工作及回收时的泄漏问题。一旦特殊的或更严格的行业标准出台， 比如CFC和HCFC的淘汰， 大型的制冷工厂可以更快更经济地采取技术措施来满足新标准的要求。且由于大型制冷机的高效不间断运行， 制取同样冷量的

7、电耗大大减少，这将大大降低温室气体的排放， 尤其对像中国这样的以煤电为主的、能源资源按人口分配极其稀缺的国家来说，还将意味着发电厂本地的酸雨问题将会得到缓解。4）改善市区天台景观天台无须装设制冷装置，使建筑师在设计大厦的外观时有更大弹性，可以加入较多美化元素，例如康乐设施和天台花园。这样可以改善市区的景观。    5）更合理利用大厦空间使用集中供冷系统的大厦可以节省不少机房空间，因为这些大厦无须装设制冷装置。一般估计，与传统的空调机组比较，集中供冷系统平均可节省75%的机房空间。这还未把因无须装设制冷装置而节省的电力公司变压器房的空间计算在内。6）系统更

8、可靠更灵活 集中供冷系统可以使业主管理公司精简管理队伍，因为大厦无须操作及维修制冷机组。大厦亦无须预留款项更换制冷机，在增加冷量方面所受限制较少，所需贮存的零件亦会较少。而且与传统的中央空调系统比较，由于集中供冷系统是二十四小时运作，该系统能更灵活地应付办公和非办公时间内冷气需求的变化。     (集中供冷系统的中央供冷站控制室)此外，中央供冷站内的电脑化能源管理系统会监察和管理向用户供应的冷冻水，确保在任何时间均有稳定的冷量供应。其可靠性是分散小系统所无法比拟的， 根据欧洲的经验， 集中供冷保证供冷的可靠性在99.7% 以上， 正是因为如此高的可靠性，

9、 连一般的医院和食品冷冻厂都取消了备用供冷设备， 从而降低了开销。13其它国家的区域供冷系统 不同国家的区域供冷技术和发展各有不同。在很多国家，区域供冷系统与区域采暖机组合并为区域采暖冷冻网络或区域能源系统。世界上很多地方，例如美国、欧洲、日本和其他亚洲国家，均有区域采暖冷冻网络。q 美国 美国是世界上对空调需求最大的国家之一。第一个商用区域供冷系统是于1962年在Hartford启用的。现在在美国有超过6，000个区域采暖冷冻系统，提供360，000兆瓦小时的冷量。q 北欧 现时在瑞典共有16个区域采暖冷冻系统。瑞典第一个区域采暖冷冻装置是于1992年在瑞典中部的Väster

10、29;s市启用的。从那时起，有多个总冷冻能量超过180兆瓦的网络投入运作。在2000年，整个北欧共有19个区域采暖冷冻系统。q 法国 法国是使用区域采暖冷冻系统比较多的欧洲国家，约有12个主要区域供冷网络和多个类似的系统在运作中。在1963年，La Défense便开始计划装设区域性采暖冷冻装置，并在1967年启用。当时的采暖量只有40兆瓦，而冷冻量只有4兆瓦。今天，该网络已是世界上其中一个最大的网络和欧洲最大的网络。在1997年，该区域供冷系统的总冷冻容量达到220兆瓦。q 英国、德国、葡萄牙 其他欧洲国家，例如英国、德国、葡萄牙、西班牙和意大利，亦正不断增加区域供冷系统方面的投资

11、。q 日本日本是最早引入区域能源系统的亚洲国家，在1970年便开始发展区域能源系统，目标是减少空气污染和提高能源效益。全国的区域采暖冷冻系统数目在过去20年已大幅增加。在2000年，共有142个注册区域采暖冷冻装置和86间注册区域采暖冷冻公用设施公司在运作中。横滨21世纪未来港的区域采暖冷冻装置是全世界最大的区域采暖冷冻装置之一。从日本发展的统计资料看：区域面积在4-40hm2（公顷）范围内，冷源设备在12-120MW（300-33000 USrt）之间，相当于为10万-100万m2的建筑面积供冷供热。目前号称世界之最的是东京新宿的系统，为208MW（590USrt），供20幢高层建筑，总面积

12、约220万m2，供冷（热）站均设在区域的中心地带。q 其他亚洲国家 马来西亚有4个区域供冷系统网络。新加坡在2000年便已有第一个区域供冷系统网络。韩国有6个区域供冷系统网络，其中第一个区域供冷装置在1992年投入运作。14集中供冷系统的设计集中供冷系统具有非常大的节能潜力，因此系统需要突现合理使用、分配资源的特点来使整个系统的设计可以照顾不同大厦在不同时段的冷气需要，并能使系统的运行保持在一个较高的效率水平上。141管网运行空调水系统的循环水泵用电量约占空调系统总用电量的15%20%，一般情况下系统的设计流量按最大负荷确定，但是空调系统会长时间处于部分负荷状态下运行，相应的系统末端所需的冷水

13、量也经常性地小于设计流量；同时，循环水泵的扬程一般都按最不利环路阻力确定，其他支路采取其他平衡措施；管路水力工况的不平衡，通常也靠加大流量来掩盖。由于水泵轴功率与管道水流量成三次方关系，流量的增加，将带来耗电量的快速增大，而且水泵长期运行在低效率区将无谓的增加能耗。集中供冷水管若仍采用常规设计，则由于流量巨大而造成输送电耗惊人，故在做集中供冷系统设计的时候，推荐采用的方式如下：Ø 二次泵系统 分区域变频水泵的设置，同时采用二通阀控制；Ø 一次泵系统一次泵变频（VPFVariable primary flow ）Ø 低温低流系统采用10度大温差送水（4/14度），减

14、小系统流量1）二次泵系统（负荷分配侧）：这样布置的好处如下：二次泵采用分区域的变频水泵可以在各种工况下工作，满足系统负荷 的变化需要。系统的控制更灵活，按需分配水量。采用二通阀及水泵变频控制，避免了系统温差低和高低温水混和的问题，节约系统的能耗和费用。管路系统的水力工况更容易平衡输送系统原理见上图2）一次泵系统（冷冻水生产侧）：一次泵变流量(Variable primary flow VPF)好处:主机的流量可变，让主机的运行及控制自由度更大，功能更多，更灵活。系统的控制也更灵活系统的能耗更节省水力平衡也更方便输送系统原理见下图3）低温低流（大温差小流量）供回水采用10温差（4/14度），可减

15、小系统流量，所选水泵数量及流量少，适合远距离的输送冷量，比较适合集中供冷，因此大温差的设计在本项目中优越性非常明显。地平线若使用常规温差设计，输送管的尺寸太大可能与其它的管线产生冲突，需要安装在很深地位置，这样管路系统的安装费用会大大增加（见上图）。大温差的设计可以减少输送管的尺寸，安装也会变的容易，见下图本公司推荐采用大温差小流量系统，减少输送系统的投资及能耗。142管网的敷设及维护供冷管道的敷设方法有地沟、架空、直埋三种方法，前二种现在已不太适合，一是投资高，二是有碍环境美观。而直埋管道是值得推广的管网敷设方法。国外直埋技术已经有近80年的历史，以往保温材料吸水问题不易解决，再有直埋管道腐

16、蚀严重，因此直埋管道技术局限很大，仅适用于地下水位高，土质干燥且无腐蚀的地方。随着高分子有机合成材料的发展，采用聚氨酯泡沫塑料作保温材料，以高密度聚乙烯作保温管的外壳。施工方法采用“一步法”及“热缠绕法”，很好地解决了管道保温隔热、腐蚀、渗漏、破损等问题。直埋技术与传统敷设方法相比较有以下优点: (1)节约投资。直埋比地沟敷设可节约投资30%。北京某大学供热地沟敷设方案的预算为31.98万元(1500米)，直埋敷设时的投资结算为21.36万元，节约投资33.2%。 (2)施工简便，缩短工期。比地沟敷设时开槽小，土方工程量约减少50%。砌砖和混凝土的工程量减少90%，施工周期缩短一半以上。 (3

17、)维修工作量减少，直埋管道如无外界破坏，一般很少维修，而地沟敷设时，经常因各种保温材料遇水浸或空气潮湿则需重新更换保温材料，因此维修工作量大。ASHRAE2000手册第11章，新加入了集中供冷和供热的内容，包括关于地下管道隔潮、土壤原始温度的计算、直埋管道的负极保护以及泄露检测方面新的信息。143系统效率一个大型的中心制冷工厂与许多分散的小制冷机组相比要求有更好的整体效率。除了采用大型高效的离心机组以外，系统也需要进行一个合理的优化。Ø 采用10度大温差送水（4/14度）Ø 高效的冷水机组， Ø 采用大温差一次泵变流量系统，大温差一次泵变流量系统除了是高效率的集中

18、供冷系统外，同时还有小系统流量，小的泵，管路尺寸及阀门，小的安装通道等特点144用户相互连接和计量的问题1）传统的收费方式存在的问题在采用中央空调系统集中供冷/热的小区会所、办公楼中，如何更加合理、准确、顺利地收取各使用者的空调费用？这一直是一个困扰大厦业主和物业管理公司的难题。早期物业公司使用的办法是将整个大楼的空调使用费用按用户租用面积的大小来平摊，这种方式是最直接方便、成本最低的，但由于用户用与不用、用多用少都得承担同等的费用，所以这也是最不合理、最容易滋生矛盾的收费方式。中央空调费用（电费）占居了整栋大厦费用的60%80%，而中央空调主机的费用又占了个空调系统的60%以上。若按面积平摊收费，用户根本不考虑按需使用，这样会造成中央空调系统的能耗无谓的增大，特别是主机，最终结果是整栋大楼的空调费用变高。若物业管理是每月按空调主机的总费用来按用户使用面积平摊，则使用单位费用往往偏高，而若按物价管理部门规定的固定单价收费，则可能造成物业管理部门的严重亏损。这样恶性循环，造成物管公司管理工作无法正常进行，管理者与使用者纠纷不断。2）使用空调计量管理的好处a: 较好的经济效益和社会效益早期物业公司使用的按面积平摊的方式，