燃气热泵空调与电制冷多联机比较.doc

空调系统对比方案一系统组成燃气式热泵空调系统是一种以天然气为燃料，通过燃气发动机驱动压缩机，通过燃气热泵的循环，进行制冷或制热的空调系统。它是由下列部分所组成：模块式燃气空调室外主机、模块式的燃气空调式内机、冷媒管路和控制器。燃气式热泵空调系统采用一带多的模式，室外主机放置于室外，室内机分散于各个房间，通过冷媒环路连接起来。制冷时室内机充当蒸发器气化吸收房间内的热量，降低室内温度，室外主机中的冷凝器液化散热；制热时室内机充当冷凝器向房间内液化散热，提高室内温度，室外主机中的蒸发器气化吸收外界的热量。1、 运行模式 燃气式热泵空调系统分室内机和室外机，系统可以采用一台室外机连接多台室内机。在夏季，整个系统切换至制冷循环模式运行，此时室内机作为蒸发器工作，低温低压的冷媒液体在蒸发器中气化吸收室内的热量，降低室内温度。在冬季，通过切换转换阀改变冷媒的流向，把系统切换至制热循环模式运行，此时室内机作为冷凝器工作，高温高压过热冷媒蒸汽在室内机中液化放热，提升室内温度。 制冷循环模式 制热循环模式室内机配置有温度调节控制器，可以根据室内温度的需求进行调节，而室外机可以根据室内机的使用情况进行调节制冷或制热的功率，从而达到最优运行，减少能源的损失，降低运行费用。燃气式热泵空调与电动式热泵空调的区别在于：电动式热泵空调系统采用电动马达来驱动压缩机，而燃气式热泵空调采用燃气发动机带动压缩机，同时由于燃气式热泵空调有板式废热回收器，因此不存在电动式热泵空调制热模式下存在的除霜问题，制热更迅速，也更加节约能源。2、 燃气热泵空调系统的主要优点（1） 减少电力投资；与电制冷空调系统相比，GHP系统大幅度降低了电力的需求，避免了电力增容或加大变电容量等的巨额投资。（2） 减少燃气管线投资；与燃气直燃空调系统（溴化锂直燃机）相比，GHP系统采用低压燃气即可使用，避免了高压燃气管线建设投资。（3） 设计、施工安装方便；燃气式热泵空调系统只有一套冷媒循环管路，并且没有管线复杂的冷冻机房，因而非常简洁，设计周期短，可以有效减少机房内多个专业管线打架而造成的设计修改和变更，减轻设计人员的工作负担，提高设计效率；对于承建商，燃气式热泵空调系统施工简便，工期短；施工管理、协调便利，资金压力小，回报效益高。（4） 运行可靠、运行及安装费用低； 燃气式热泵空调系统没有了冷水机组，不再需要冷冻机房，该系统室外机可以根据项目情况至于屋顶或屋檐下，因此减少了机房的建设费用，经济上的收益十分明显。按照每平方米5000元计算，每1万平方米建筑，如果采用燃气式热泵空调，所节省的冷冻机房面积约为200平方米左右，直接收益就为100万元；在寸土寸金的地区，由于不再设置冷冻机房而增加的地下停车面积、营业面积的各种收益就更大了。同时由于该系统使用寿命长，定期维护间隔1万小时以上，运行时不用设专人看守，因此可大大节省运行管理和维护费用。另外该系统采用天然气高热值能源，系统供冷供热能效可以达到2以上，根据当前的电价和气价，使用该系统相比电空调和直燃机可以降低能源运行费用约50%。（5） 功能强大，即可供冷又可供热；一年四季任何时间都可以随时提供空调，可以随意设定室内温度。（6） 控制系统灵活；该系统采用了先进的控制技术，保证了系统总处于最优状态运行，提高能源转换效率，节约能源。（7） 低噪音；该系统采用了锯齿形风扇的开发，运行音低，如30匹室外机的噪音只有59分贝,比一般的VRV空调室外机的噪音低。（8） 环境适应性强；该系统-10度以下启动升温快速，五、六分钟之内即可达到设定温度，-20度以下正常运行，能力基本没有衰减。相比电空调（VRV）采暖速度和效率高，发挥了燃气式热泵空调系统所持有的超强供暖能力。（9） 容易实现空调功能分区以及卫生环保舒适；由于该系统采用一拖多的方式连接，因此可以根据功能的不同轻松实现按功能区配置系统的连接模式，达到优质供能。更能有效规避中央空调各个房间互相传染的缺陷。二.GHP系统方案设计二系统方案设计基于比较基础为30HP室外机所能满足的制冷和供暖的面积。1、 设计负荷根据相关设计规范确定相关设计参数如下： 采暖室外设计参数：冬季室外采暖设计计算温度-11，室外风速2.8m/s 采暖室内计算温度：20 制冷室外设计参数：夏季空调室外计算干球温度33.2，平风速1.9m/s 制冷室内计算温度：26根据设计规范和现有建筑资料，考虑办公建筑的作息和使用功能特点，确定设计负荷如下表所示。表1 空调负荷建筑面积 m2800空调面积 m2550冷负荷热负荷总负荷（kW）85952、 主机的选择(1) 室外主机的选择根据表1中选定的负荷参数情况，该项目总制冷设备设计容量为82.5KW,根据该空调负荷和项目结构组合设计，在该项目中采用的室外机配置如下：CNZP850H1 1台设备主要参数见下表.表2 室外机主要参数表CNZP850H1制冷额定（KW）85.0中间（KW）39.5制暖额定（KW）95.0中间（KW）44.2低温制热（KW）95.0极低温制热（KW）95.0制冷燃气耗量额定（KW）59.6中间（KW）15.7制热燃气耗量额定（KW）58.5中间（KW）21.0制冷电耗量（KW）1.66制热电耗量（KW）1.51高宽深Mm2,1702,100800重量Kg1,000运行噪音静音模式dB(A)6259(2) 室内机的选择办公楼每个房间配置四面位出风室内机,具体参数详见样本.3、 设备布局根据该项目的建筑情况，该系统的1台室外主机放置于主楼楼顶，占用面积约3平米。4、 控制系统本系统各终端配置有有线控制器，可单独对该室内的室内机进行控制，实现温度、运行时间等常规控制。并可实现以下功能：n 异常内容以代码显示，提高检修和故障排除时间。n 实时监视末端室内机的运行情况；n 可进行强制停止等外部输入；三与电空调（电多联机）性能比较表3 GHP与电空调VRV比较表序号项目GHP（热泵式燃气空调）EHP（电制冷多联机空调）1应用区域1、适用于需要冷、热的地区，能同时满足供冷供热的需求。冬季供热可利用发动机排热，供热能力大，不受外界环境温度影响，特别适用于冬季寒冷地区，无需辅助热源，无需除霜，也特别适合夏季炎热冬季湿冷地区；2、应考虑制冷剂配管长度对容量的修正系数。1、适用于夏热，冬季温和地区，在寒冷地区温度低时机组无法正常运转，湿冷地区冬季运转容易结霜，需经常除霜运转；2、寒冷地区使用时需配辅助热源，系统设计复杂；3、应考虑制冷剂配管长度对容量的修正系数；4、供热要求高时，需要考虑0.851.0的除霜的制热容量系数。2工作原理制冷：利用燃气发动机驱动压缩机进行制冷吸收室内热量并排除室外，实现制冷；制热：由燃气发动机驱动压缩机运转，吸收室外热量和然气发动机排出的热量送入室内，暖房能力显著提高。制冷：利用电机驱动压缩机进行制冷吸收室内热量并排除室外，实现制冷；制热：由电机驱动压缩机运转，吸收室外热量送入室内，实现制热。3能源综合利用1、以清洁能源源天然气、液化石油气等为热源驱动发动机，提供动能；2、推广燃气空调，可以有效改善燃气的冬夏季节峰谷不平衡，以及电力的峰谷问题，提高然气及电力的能源利用效率；3、随着西气东输工程的开展，燃气的利用力度加大,会推动燃气空调发展。1、以二次能源-电做驱动源，品位高。2、夏季电空调的用电负荷占全部电负荷的20%左右，加剧了电力的峰谷差，降低了发电的效率，提高了发电成本，增大了用电终端用户的负担；3、全国大部分地区在夏季空调用电高峰时面临电力不足、拉闸限电等问题。4机组效率APF冷暖平均为2.13冷暖平均一般为1.48(EHP业界较高水平)5制冷剂1、使用环保制冷剂R410A，对臭氧层无破坏作用；2、非共沸制冷剂，成份R32/R125/R134a（23/25/52），冷凝压力较高，压缩机油吸水性强，对系统要求相对较高。1、使用HCFC（R22）制冷剂，冷凝压力比R407C稍低，压缩机油一般使用矿物油；2、目前也有使用R410A的EHP。6宽的环境使用温度1、制冷：可使用的环境温度为-1043，可以在-10低温下制冷；2、制热：由于可以利用发动机排热，暖房的额定能力不受环境温度影响，-20时仍然能达到额定的暖房能力。1、制冷：可使用的环境温度为-543，不可以在低温下制冷；2、制热：暖房的额定能力受环境温度影响，随着环境温度的降低，暖房能力下降，到-15基本不制热，无法满足冬季采暖的需要。7除霜问题利用发动机的排热供暖，无需除霜，机组的效率高。1、冬季室外温度低时，换热器表面要结霜，定时自动除霜要耗费机组10%的能量，且除霜过程无法供热，有时会吹冷风，结霜严重机组则无法运行。2、供热要求高时，需要考虑0.851.0的除霜的制热容量系数。8寒冷地区的适用性1、可充分利用发动机的排热，暖房能力为冷房能力的1.196，暖房能力比同制冷量的EHP高约6%；2、冬季不受室外温度的限制，-20时仍能正常启动，暖房能力不降低；3、制热时，由于可以利用发动机排热，机组可快速启动制热（约6分钟）；4、无需除霜，室温稳定；5、不需辅助热源，可以满足寒冷地区供暖需要。1、暖房额定能力小，暖房能力为冷房能力的1.125；2、冬季制热受环境温度影响大，制热能力随温度下降而降低0时能力降低12%效率降低10%，-10能力降低30%，效率降低，温度低时（-15）机组无法正常启动；3、制热时启动速度慢（约22分钟），预热过程能耗大；4、需要定时除霜，室温波动大，有时出现室内吹冷风现象；5、在设备选用时需确定平衡点温度，在室外温度低时必须增加辅助热源，使系统设计更为复杂，增加设备投资。9负荷控制1、双芯片微电脑控制无级变速发动机（通过皮带带动压缩机）；2、特殊的容量控制装置，控制冷媒容量；3、直流变频调节室外机的风扇和冷却水的能量调节，实现最佳节能运转。1、单独变频调节压缩机转速（变频机组），或者单独控制冷媒容量（变容量）控制。2、一般1台变频压缩机+多台定频压缩机，会导致压缩机的频繁启停。10室内温度变化室内温度低回転高回転 燃气热泵運転状态(发动机）通过微电脑对转速进行控制通过微电脑对转速进行控制电动热泵能量损失ONOFF室内温度設定温度運転状态(电动机）通过分段变频进行控制ONONOFFOFF 电动热泵1、通过分段变频进行控制；2、除霜引起室温波动大。11压缩机的使用安全问题1、发动机与压缩机之间皮带传动，运转安全，能适应更大的压比范围对环境温度低时仍旧可以制冷；2、蒸发温度低时不会损坏发动机1、压比范围相对小，当压比高时，烧毁压缩机线圈。2、蒸发温度过低时易烧毁电机12控制方式比较采用较为先进的室外机主控，室内机辅助控制，控制精确，维修方便。由室内机主控，室外机辅助控制，控制的方式与维修都很不方便。13电磁谐波1、耗电量极低，而且采用直流调速控制风扇电机，不会产生电磁污染；2、通过控制发动机转速来控制压缩机转速，调节负荷，不会产生电磁干扰。1、变频调速，易产生电磁污染；2、变频一般会有5%的变频损失。14系统维护1、一般不需专门的维护。1、一般不需专门的维护。四GHP与电空调1初期投资分析变配电方面投资大金VRVGHPGHP估算可节省投资（元）设备85KW室外机1台同匹数室外机用电量新建2500元/KVA需要35KVA(预计增容量)2KVA87500备注：此处没有考虑电制冷多联机在冬季供暖不足的情况下需要配置锅炉所节省的费用。如果配置锅炉，在燃气配套、机房建设等方面，同样可以节省部分投资。初期投资设备VRV设备单价燃气热泵空调设备单价室外机RHXYQ30PY1110，000CNZP850H1165，000室内机10FXFP-LVC8，600YZCP90MC8，600安装费40，00040，000设备+安装（合计）236，000291，000投资分析结论： 1燃气、配电和机房等配套方面投资比较，洋马GHP大约可省9万元。2燃气热泵空调设备的投资大概在420元/（建筑面积），电空调大概在380元/（建筑面积）。 3综合计算，燃气热泵的投资在不考虑冬季冬暖采用锅炉进行供暖的情况下，要比电制冷多联机高出20%以上。但要综合考虑的情况，两种方案的整体投资应该差不多。2运行成本分析比较的基本条件如下：1 北京商业电价0.83元/kwh计算；2 燃气热值按燃气公司提供的天然气高位热值8900kcal/Nm3计算；3 燃气价格（均价）：1.9元/ m3；4 运行时间：按照制冷107天、每天运行12小时。采暖130天计算，每天运行12小时；燃气热泵空调与电制冷多联机空调运行成本对比电空调厂家洋马大金 室外机CNZP850H1NC1台RHXYQ30PY11台室内机参考设备配置表同样形式（带辅助加热）能力：冷暖（KW）85958595） 计算条件(1) 运行条件1月2月3月4月5月6月7月8月9月10月11月12月运行时间日00001212121212000制运行日数月00001026272717000冷室外机負荷率00002530505540000运行时间日121212120000001212供运行日数月272427150000001027暖室外机负荷率406040300000003035运行时间遥控器ON时间(2) 运行时间制冷供暖计遥控器时间1896126028842）计算结果元年燃气热泵电制冷多联机电制冷97823,606供暖54816,353气制冷7,8890供暖4,7240合计14,13939,958运行成本分析结论：年平均运行成本燃气热泵为14,139元，电VRV39,958元，每年可节省60%以上。