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中央空调系统中 水冷冷冻水机组与水冷柜机系统的优劣对比

小编 主编 2021-03-06 10:41:47  点击:

水冷冷水机组与水冷柜机系统优势比较

一、项目概况:

贵项目为某厂房中央空调系统,目前已知贵方厂房共有五层,中央空调系统的需冷量约为1740KW;另有员工宿舍140间。

二、选择方案:

目前贵方有两个方案在选择:

方案一:以水冷冷水机组为冷源的中央空调系统(大金CUW360D5Y×1台+CUW160D5Y×1台)

方案二:以水冷柜式机组为冷源的空调系统(目前水冷柜式机组的制冷量范围在30~200KW之间,故至少约需9~10台水冷柜式机组,考虑到气流分布均匀,故选用MWCP75A28台,及140台KF-35GW。)

三、我方推荐:

水冷冷水机组和水冷柜式机组是目前空调工程中常用的两种机型。这两种机型由于其各自的结构、性能及特点的不同而被使用在不同的场合,水冷冷水机组一般用在大、中型的场合,而水冷柜式机组一般适用于小型场合。

经过对贵项目全面的考虑与分析,我方诚意向贵方推荐采用方案一

采用方案一虽然在初投资上会比方案二稍高,但是在系统管道方面系统的灵活性年运行费用安装空间系统的使用寿命与维护管理等方面均较方案二具有优势。以下将就这几点内容进行详细的分析说明。

四、方案比较:


方案一

方案二

水冷冷水机组为冷源的中央空调系统

水冷柜式机组为冷源的空调系统

初投资注1

3,360,673(详件附件)

2,815,029(详件附件)

分析

    以水冷冷水机组为冷源的中央空调系统由于采用冷冻水传送冷量,使用空调的房间必须再设置末端设备来与室内空气进行热交换,故其初投资要大于以水冷柜式机组为冷源的中央空调系统

但是水冷冷水机组在维修便利性、使用寿命等方面均比水冷柜式机组好。

结 果

方案一的初投资高于方案二

 4.1、初投资比较

1:初投资费用包含了设备费用、安装费用、材料费用等所有工程相关费用。

4.2、系统管路方面的比较

方案一:水冷冷水机组为冷源的中央空调系统

方案二:水冷柜式机组为冷源的空调系统

从以上两个系统示意图的对比中可以看出:

在冷量运输方面,以水冷冷水机组为冷源的中央空调系统采用水管管路来传递冷量,然后各不同区域再安装末端设备(风机盘管或组合式风柜)来处理空气;而以水冷柜式机组为冷源的空调系统采用风管管路直接对各区域进行送风与回风;这样采用方案一比方案二的优点在于以下几点:

1)、由于水的比热比空气大得多,因此在传递相同的冷量时,所需的水量比空气量要少的多,水管所占用的空间比风管小的多,即方案一节省各区域空间。

2)、方案一采用水管管路,各区域拥有各自的末端装置,各区域可以独立进行调节与控制,操作方便;而方案二中每台水冷柜式机组只使用一条风管将风送到各房间,这样每个房间的冷风状态均一样,不可单独控制;

3)、采用方案一,各区域使用各自的末端装置处理空气,防止了空气的交叉污染,有利于保证室内空气的品质。

4)、方案二采用风管送风,在输送过程中冷量有损失,这样导致各个出风口出风温度不均匀室内冷热不均,人体感觉不舒适。而在方案一中,冷冻水虽然输送中也有损失,但它是在各末端处理室内空气,气流温度均相同在任何地方都能使人体感觉同样的舒适。

因此,从以上分析出发,我方诚意推荐贵方采用方案一!

 

4.3、系统的灵活性

4.3.1系统调节的灵活性

方案一:采用大金1台CUW360D5Y(制冷量:1245KW)1台 CUW160D5Y(制冷量:530KW),即采用一大一小的配置方式,这样在空调系统的负荷较小的时候,用户可根据系统的需求停止一台机组,同时配合机组本身多系统的设计(见“五、大金机组采用多系统设计的优点说明)停掉部分系统,保证了每台压缩机均能在高负荷状态下运行,以达到最佳的机组性能。

 

 

 

系统可按以下示意图进行运行(用户可根据系统的实际运行情况来进行设定):

 

 

100%(1740kw)      90%(1566kw)     80%(1392kw)     70%(1218kw)  60%(1044kw)

 

 

50%(870kw)      40%(696kw)      30%(522kw)2    20%(348kw)2   10%(174kw)2

2:用户只需选择其中一台机组运行即可。

 

方案二:采用水冷柜式机组至少需要九台或十台,因每台机组的冷量较小,且机组采用风管来进行送风,这样在设计时每台机组只能固定负责一定的区域,不能交替使用,这样当有不同的区域需要冷量(哪怕只是10%)时,负责这些区域的机组就必须开启,且机组只能进行自身的能量调节(一般为四级调节)。同时机组之间不具备互备性,当某台机组发生故障时,该机组负责的区域就会全面停止供冷,不能保证持续的供冷。

 

4.3.2、系统配置的灵活性

对于贵方而言,除需要考虑厂房的空调系统而言,也需要考虑员工宿舍的供冷与热水供应;厂房空调供冷时间段与宿舍的空调供冷时间段不重叠。

贵方员工宿舍共有140间,每间宿舍的面积约为20平方米,每间宿舍住6人。取单位制冷量为80W/平方米,则宿舍所需冷量约为:

     Q=140间×20平方米/间×80 W/平方米=224,400 W=224KW

根据国标规定,宿舍热水供应量应为每人每日25~50L,取中间值40L/每人每日,则每日需要的热水量与热量为(取福建夏季制冷期水温为25):

     H=164间×6人×40L/每人每日=33,600 L/天=34m3/天

Q= 1.0×34 m3/天×1000×(55-25)℃/860 =1020kw/

(以上数据仅供参考,用户需根据实际情况进行核算)

方案一:系统采用水管管路传输冷量到末端设备,然后由末端设备处理室内空气,室内空气的状态取决于与末端设备的换热。因此系统的水管管路可以实现长距离传输,传输过程中虽然有能量损失,但不影响室内空气的状态。因此用户可以从厂房的空调系统中设置一条分支水管去到员工宿舍,用于员工休息时其宿舍供冷用,这样用户就不需再为员工宿舍重新设置一套空调系统,为您节约了初期投资

       根据上面的计算,员工宿舍的需冷量约为262.4KW,用户只需要开启CUW160D5Y机组的一个系统(冷量为265KW)即可满足。

另外,用户可以将CUW360D5Y或CUW160D5Y机组变更为热回收机组。这样在夏季制冷期,在不增加机组运行费用的基础,可为您免费制取一定量的热水来供给宿舍用热水,为您节省了热水制取费用

对于CUW360D5Y热回收机组,可回收189.2 kw的热量,则每日可回收的热量为:

Q1=189.2kw×10h/天×0.8=1513.6KW3

可满足系统的热水需求

对于CUW160D5Y热回收机组,可回收80.6 kw的热量,则每日可回收的热量为:

Q2=80.6kw×10h/天×0.8=644.8KW3

能满足系统大部分热水量的需求。

3.取机组每天运行10h,考虑到机组部分负荷时回收的热量会减少,取0.8的系数。

方案二:系统采用风管管路直接送风到室内,室内空气的状态直接取决于风管吹出的空气状态,故系统的风管管路不能走的太远,否则冷量衰减太严重,不能达到预计的效果。因此方案二不能象方案一一样,在员工休息时给宿舍供冷。

因此,从系统的灵活性上来考虑,我方向您诚意推荐方案一。

4.4、年运行费用的比较

水冷冷水机组和水冷柜机在冷却方式上是相同的,同样是用水冷却,因此同样需要配备冷却塔和冷却水泵等附属配件才可以使用,只是在室内的管路完全不同。水冷冷水机需要冷冻水泵将冷水供到室内的末端设备。

4.4.1两个方案的耗电量的分析

车间空调:

方案

方案一:以水冷机组为冷源的空调系统

方案二:以水冷柜式机组为冷源的空调系统

机组冷量

1245×1+530×1

75×28

主机耗电量

KW

264×1+111×1=375

22.1注4×28=497

冷却水塔耗电量注5

KW

11×1+5.5×1=16.5

7.5×2注6=15

冷却水泵耗电量注5

KW

30×1+40×1=70

 45×2注6=44

冷冻水泵耗电量注5

KW

18.5×1+40×1=58.5

末端设备耗电量注7

KW

72.681

总耗电量

KW

592.681

723.8

4.对于方案二,假设设置28台水冷柜式机组,则每台机组的冷量约为75KW,根据目前市面上水冷柜式机组的技术水平,单台水冷柜式机组的耗电量为: 22.1 KW

5.上面表格中,冷却塔,冷却水泵,冷冻水泵耗电量是根据大金机组参数及水冷柜柜式机组参数查相关产品资料做出一个大概的估算。

6.假设水冷柜机28台机组共用两个冷却塔及冷却水泵。

7.此处的末端产品是假设为空气处理机,其台数是根据空调设计图纸统计得来,实际的机型和台数可能有出入,如果选其他型式及数量的末端,末端的总的耗电量与上表所算的也不会相差太远。

 

宿舍空调系统:

方案

方案一:以水冷机组为冷源的空调系统

方案二:以分体挂壁空调为冷源的空调系统

机组冷量

530×1

3.5×140

主机耗电量

KW

111×0.9=99.9

1.274×140=178.36

冷却水塔耗电量

KW

5.5×1=5.5

冷却水泵耗电量

KW

30×1=30

 无

冷冻水泵耗电量

KW

18.5×1=18.5

末端设备耗电量

KW

0.053×140=7.42

总耗电量

KW

161.32

178.36

 

4.4.2、两个方案运行电费的计算

车间空调:

比较项目

方案一:大金水冷机组为冷源的空调系统

方案二:麦克维尔水冷柜机为冷源的空调系统


耗电量

592.681KW

723.8KW


天运行时间

每天工作8小时(8:00-11:30,13:00-17:30),每月28天;根据经验每月约20天加班,每天时间为3小时(18:00-21:00)。


电费

1.0元/KWH


年运行月数

5个月(5月1日-10月1日)


使用系数注8

0.9

0.9


一年用总电费

(592.681×8×28×1.0×0.9+592.681×3×20×1.0×0.9)×5=757,446.318元

(723.8×8×28×1.0×0.9+723.8×3×20×1.0×0.9)×5=925,016.4元


两方案一年的电费差额

925,016.4-757,446.318=167,570.082元

≈16.8万元


8.由于是工厂项目,厂房空调负荷相对稳定,因此同时使用系数取0.9

宿舍空调系统:

比较项目

方案一:大金水冷机组为冷源的空调系统

方案二:以分体挂壁空调为冷源的空调系统

耗电量

161.32KW

178.36KW

天运行时间

每天时间为5小时(22:00-03:00)。

电费

1.0元/KWH

年运行月数

5个月(5月1日-10月1日)每月31天计。

使用系数注8

1.0

1.0

一年用总电费

161.32×5×31×5×1.0=

125023元

178.36×5×31×5×1.0=

138229元

两方案一年的电费差额

138229-125023=13206元

≈1.32万元

每年大金水冷机组为冷源的空调系统可节约18.12万元

因此,从用户每年省钱的角度出发,我方诚意推荐贵方采用方案一!

 

4.5安装空间比较

在前面4.2中所示的两个方案的系统示意图上已经知道,方案一集中设置专门的制冷主机机房,方案二需要每层设置一个制冷主机机房。如下图所示:

 

 

 

 

 

机组安装时,各机组之间还必需预留一定的维修空间。因此机组的安装面积除包含机组的本身的占地面积外,还应包含机组之间预留的空间所占面积。

两个方案安装面积的分析如下:

方案

方案一:以水冷机组为冷源的空调系统

方案二:以水冷柜式机组为冷源的空调系统

机型

CUW360D5Y×1 +CUW160D5Y×1

十台冷量为174kw的水冷柜式机组

不同机组对维修空间的要求

注9



机组的尺寸注9

(3070×2270mm)×1+(3020×1580mm)×1

(长×宽)

(1962×1060mm)×28

(长×宽)

总安装面积(M2

(3.07+0.6+1)×(2.27+1.2+0.6)+(3.02+0.6+1)×(1.58+1.2+0.6)=34.6 M2

(1.962+0.9+0.9)×

(1.06+1.5+0.9)×28

=364.5 M2

9:对于方案二中,机组对维修空间的要求及机组的尺寸均是根据“系统设置十台冷量为174kw的水冷柜式机组”这一假设,查其他知名品牌同等冷量水冷柜式机组相关资料所得。

因此,从节省用户建筑空间的角度出发,我方诚意推荐贵方采用方案一!

 

4.6系统的使用寿命与维护管理

作为用户都希望所用的产品使用的时间越长越好,就机组运行后的长远利益来看,水冷冷水机组可以说使寿命最长的中央空调机组,大金机组的优良品质可以保证机组寿命达到15-20年左右。同时,配合良好的日常维护管理,能更好的延长机组的使用寿命。

对于方案一,由于机组数量少、安装集中,冷却水泵及冷却塔的设置可以采用一机对一泵一塔的布置方式,冷却水管路仅为两管路(一供一回),安装、管理方便,系统的零部件少,故障率低,维修管理费用低。

而对于方案二,采用水冷柜式机组做为冷源,一般水冷柜式机组使用寿命远低于水冷机组,为8~10年左右。并且由于机组的数量多,从而使得系统的零部件多,维护量大,更复杂,耗费大(比方案一高40%左右)

因此,从机组的使用寿命及降低用户日常维护工作量的角度出发,我方诚意推荐贵方采用方案一!

 

综合以上几大点的内容,我方认为虽然方案一在初投资上要高于方案二,但是系统管道方面、系统的灵活性、年运行费用、安装空间、系统的使用寿命与维护管理等方面都比方案二有优势因此方案一更适合于贵项目!

 

五、大金机组采用多系统设计的优点说明

所谓多系统一台冷水机组上设置有多个独立的制冷回路。大金CUW360D5Y机组为三系统机组,整机由3个分别可独立控制的单元系统所组成;CUW160D5Y机组为两系统机组,整机由2个分别可独立控制的单元系统所组成。

这样设置的好处有:

A. 机组多系统配置使机组具有更灵活的负荷调节方式。

CUW360D5Y机组在节能(省电)运转模式下可实现以下调节:

100%~70%~67%~47%~33%~23%~13%~0%



CUW160D5Y机组在节能(省电)运转模式下可实现以下调节:

100%~70%~50%~35%~20%~0%





B. 对于大冷量机组,启动电流较大,若采用单系统设计,在开机时启动电流较大,导致对电网冲击较大。而大金机组采用多系统设计,机组开机时,逐台压缩机顺序启动,降低了机组的启动电流,减少对电网的冲击。

C. 对于空调系统来说,满负荷运行的时间一般只占全年的极少一部分,其他时间基本上都在部分负荷下运转。若系统较长时间处于低冷负荷水平时,大金多系统机组将自动关掉一台或两台压缩机,使运转中的压缩机始终保持在较高负荷下运行,保证在部分负荷时整机实现高效率运转,实现整机综合节能的目的。

D. 在负荷较小的情况下,只有某个压缩机运行时可能导致各压缩机的运转时间不同,多系统的设计可通过设定使各系统交替运转,均衡各个压缩机的运转时间,延长整机的使用寿命。

E. 对于多系统机组,用户可选择异常时的处理方法。可选择异常发生时全系统停止或选择异常系统停止未异常系统继续运行。因此,即使某系统发生故障,其他未异常系统也可继续运转保证系统持续供冷。

F. 当机组需要维护维修时,可关闭需要维护维修的系统进行维修,其他系统继续运转,保证系统的持续供冷。

G. 在春秋过渡季节,空调系统的负荷较小的时候,机组在100%状态下运转的时间很短,为避免这种情况下机组出现频繁的能量级别变化,对多机头机组可进行强制运转台数的控制。

 


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