论述电能替代燃气空调供冷热的应用

论述电能替代燃气空调供冷热的应用

梁浩

(国网内蒙古东部电力有限公司额尔古纳市供电分公司内蒙古额尔古纳022250)

摘要：文章分析某多联机(VRV)空调系统替代燃气热泵空调机组的案例，探讨采用电能替代燃气制冷制热的可行性。通过对项目现状、改造方案、运行费用的分析和经济性对比，可以看出电能空调能提高运行的安全性，降低整体运行费用。

关键词：电能发展燃气空调冷热应用

1项目现状

办公楼的建筑特点，随着我国商业经济的发展，主要用于办公功能的办公楼越来越多。严格意义上讲，办公楼不是用于居住而是进行信息集中收集、决策制定、文书工作与处理以及其他形式的经济活动管理的场所。办公楼的特点为:1)绝大部分办公楼建于城市商业繁华地段，人口密度大，室内设备多，造成冷热负荷集中、用电负荷比较大，而且白天有较大的冷热负荷、电负荷，晚间基本没有冷热负荷、电负荷。2)为了保证办公人员较高的工作效率，因此对建筑室内环境要求较高，包括温度、湿度、室内风速、空气洁净度、光照度等。3)办公楼具有出租的商业性，人员流动性大。

该项目是一座政府办公大楼，共有7层，建筑面积8000mz其中位于2层和3层共5间值班室需要24小时供冷热，其余房间仅需白天上班时间供冷供热该大楼现采用10台洋马燃气热泵空调机组并联运行供冷供热，空调能力(冷45kW、热50kW)3台、(冷56kW、热63kW}4台、(冷84kW、热96kW}3台，制冷共611kW、制热共687kW，折合成冷负荷设计标准为76W/m}，热负荷设计标准为86W/m'。大楼现有室内机127台，其中，四面出风嵌入室内机69台，风管式室内机58台。空调系统现己使用10年，制暖效果以及制冷效果都满足不了使用需求，且故障率、维修率极高，给使用者带来极大的不便。洋马品牌为原装进口产品，故障维修时间长，维修费用高昂成为其主要缺点。

2、多联机(VRV)空调系统改造方案

2.1多联机(VRV)空调系统原理

VRV(VariableRefrigerantVolume)空调系统—变制冷剂流量多联式空调系统(简称多联机)，通过控制压缩机的制冷剂循环量和进入室内换热器的制冷剂流量，适时满足室内冷、热负荷要求的直接蒸发式制冷系统。VRV系统由室外机、室内机和冷媒配管三部分组成。一台室外机通过冷媒配管连接到多台室内机(见图1)。

2.2多联机(VRV)空调系统改造实施方案

该办公楼原有的冷负荷设计标准为76W/m}，热负荷设计标准为86W/m}原有的空调系统末端供冷供热效果不佳因此，新建空调系统将提高冷热负荷设计标准，冷负荷设计标准提高至100W/m}、热负荷设计标准提高至120W/m}按照面积计算，总冷负荷和总热负荷分别为800kW和960kW。综合考虑后，配置空调系统总冷负荷914kW、总热负荷997kW。该负荷由10台多联机组成包括2台额定制热量73kW、额定制冷量68kW的多联机机组;3台额定制热量95kW、额定制冷量85kW的多联机机组。1台额定制热量100kW、额定制冷量90kW的多联机机组;3台额定制热量113kW、额定制冷量lO1kW的多联机机

组;1台额定制热量142kW、额定制冷量130kW的多联机机组。10台机组最大总用电容量311kW，总占地约20mz。末端配置四面出风嵌入机共有69台，风管式室内机58台，总用电容量约8kW。空调系统需要增加用电容量311kW该户目前采用双电源供电，每台变压器容量为500kVA，历史最大负载率为57%，每台变压器剩余容量215kVA}满足不了新装的空调系统用电，需要将2台500kVA箱式变压器增容为2台630kVA箱式变压器。

2.3空调系统运行费用计算

（1）燃气供冷热运行费用。燃气空调的供热和供冷的使用时间约240天，根据天气情况略有变化，每年的运行费用见表1

（2）空调供冷热运行费用。空调系统制冷为时间为每年的7月到10月，共计120天，每天按照开启8小时计算;制热时间为每年的11月到次年3月，共计120天，每天按照开启8小时计算，电价按照0.87元/度计算;采用全变频空调时，耗电量会因为负荷和使用环境有一定变化;夏季耗电量二输入功率X120天X8小时X时间系数aX负荷系数p;冬季耗电量二输入功率X120天X8小时X时间系数aX负荷系数p。运行费用计算见表2。由于燃气空调运行时间较长，每年还需要约8万元的维护费用。每年总的费用约43万元;而VRV空调年运行费用约30万元，能节约费用约13万，具有一定的经济性从运行的安全角度来说，电空调比燃气空调更安全。控制也更方便。该用户使用电空调替代燃气空调具有可行性和经济性。

3、设备选型原则

设备容量的选型主要包括微燃机选型、直燃机选型、空调系统选型、冷却系统选型，其中末端空调系统、冷却系统的选择计算与传统空调相同，但是微燃机与直燃机的选型应当充分考虑办公楼建筑物的特点，办公楼的能源使用情况不同于住宅，它主要以电为主，不存在炊事能耗，用电设备又具体分为中央空调、照明、办公用电设备、电梯、辅助设备等。一般情况下，微燃机选型时会出现2种方法，即:以热定电和以电定热。第一，以热定电根据冷负荷或者热负荷的峰值确定微燃机装机容量，这时需要知道建筑物的能量分配比例，而不是各项耗电量分配比例，中央空调系统取COP=3.0时，根据清华大学建筑节能中心的数据，典型办公楼中冷能所占能量的比例A=66.1%，电能所占能量的比例B=33.9%。

4、以电定热

根据办公楼的用电负荷确定直燃机的装机容量，由于办公楼的用电负荷比较稳定，此时微燃机能够长时间处于较高效率工作点，但经过计算直燃机的装机容量不足，考虑到办公楼的空调负荷是随着室外温度变化而变化的，这就造成一天当中空调负荷变化是有一个峰谷值的，系统大部分时间是处于非峰值负荷。但是足以满足基础负荷的运行要求，而且设备时刻处于高效率的工作状态，当负荷处于峰值状态点时，开启直燃机补燃设备，进行热量补充，这样系统大部分时间可以达到较好的经济性。

冷热电三联供的主要设备有发电设备、余热回收设备、空调末端、冷却设备，其中发电设备包括燃气轮机、内燃机、微燃机。它们的特点及适用范围各不相同，余热回收设备主要包括直燃机、余热锅炉。重点研究适用于办公楼特点的微燃机和直燃机这种系统形式。在对微燃机冷热电联产各项设备选型时尤其注意，此时空调末端、空调水泵、冷却塔能耗都不变，但空调主机变为直燃机，其耗电量只是一些溶液泵，所占比例很小可以忽略，因此采用冷热电联产系统的典型办公楼各分项耗电量比例重新调整。

5、总结

电空调具有节能、安全等优点，广泛应用于学习、医院、超市、商场等地方但是，天然气空调由于在燃料成本上具有一定的优势，也得到了一定的应用随着使用时间的延长，存在着运行效率下降，安全性降低的问题。对于办公场所等不需要连续供冷供热的场所，采用多联机(VRV)空调系统替代燃气热泵空调机组具有经济和安全方面的优势。

参考文献

[1]罗朝辉、吴亮，电能替代燃气空调供冷热的应用分析，住宅与房地产，2016年11月.