空調(diào)系統(tǒng)冷熱源方案選擇的探討

中央供冷系統(tǒng)的設(shè)計(jì)很多。由于冷源設(shè)備最初投資很大，如果選擇，其影響將長期影響。反映空調(diào)系統(tǒng)冷熱源方案優(yōu)劣的指標(biāo)較多,如初投資、能耗、占地面積、維護(hù)管理、安全性、對(duì)環(huán)境的影響等,因此,冷熱源設(shè)備的選用須按技術(shù)的先進(jìn)性,經(jīng)濟(jì)的合理性,安全可靠性的原則綜合考慮多指標(biāo)對(duì)系統(tǒng)的影響,選擇其最優(yōu)方案。本文依據(jù)灰色優(yōu)化方法建立的數(shù)學(xué)模型與求解方法,通過二個(gè)工程實(shí)例說明了在集中空調(diào)系統(tǒng)冷熱源方案選擇中的應(yīng)用。1灰色優(yōu)化方法(1)列aik設(shè)有M個(gè)待選方案,每種方案有N個(gè)技術(shù)經(jīng)濟(jì)指標(biāo),則待選方案數(shù)據(jù)列Ai(K)(i=1,2,3,…m;K=1,2,3,…n),人為構(gòu)造的參考方案數(shù)據(jù)列為A0(k)(k=1,2,3,…n),各因素按在定量指標(biāo)中選最優(yōu),定性指標(biāo)中選最高分的原則進(jìn)行選取。(2)非時(shí)間序列的均值化處理在灰色優(yōu)化過程中,涉及到不同物理量的參比運(yùn)算,須對(duì)數(shù)據(jù)進(jìn)行無量綱化處理,對(duì)非時(shí)間序列,一般采用均值化處理,即其中aver(k)=1m+1Σi=0mAi(k)(k)=1m+1Σi=0mAi(k)式(1)中Xi(K)(i=1,2,3,…m;k=1,2,3,…n)為均值化處理后無量綱數(shù)據(jù)序列。(3)計(jì)算各因子指標(biāo)選取第i個(gè)待選指標(biāo)關(guān)聯(lián)系數(shù)反映各待選方案與參考方案接近程度的分散量度用ζ0i(k)表示ζ0i(k)=minimink|X0(k)?Xi(k)|+p×maxmax|X0(k)?Xi(K)|ik|X0(k)?Xi(k)|+p×maximaxk|X0(k)?Xi(k)|(2)ζ0i(k)=minimink|X0(k)-Xi(k)|+p×maxmax|X0(k)-Xi(Κ)|ik|X0(k)-Xi(k)|+p×maximaxk|X0(k)-Xi(k)|(2)式(2)中minimink|X0(k)?Xi(k)|為二級(jí)最小差,即在進(jìn)行|X0(k)?Xi(k)|計(jì)算所得結(jié)果的最小值maximaxk|X0(k)?Xi(k)|為二級(jí)最大差,即在進(jìn)行計(jì)算|X0(k)?Xi(k)|所得結(jié)果的最大值minimink|X0(k)-Xi(k)|為二級(jí)最小差,即在進(jìn)行|X0(k)-Xi(k)|計(jì)算所得結(jié)果的最小值maximaxk|X0(k)-Xi(k)|為二級(jí)最大差,即在進(jìn)行計(jì)算|X0(k)-Xi(k)|所得結(jié)果的最大值|X0(k)-Xi(k)|為第K個(gè)指標(biāo),第i個(gè)待選方案與參考方案對(duì)應(yīng)項(xiàng)值差的絕對(duì)值p—分辨系數(shù),一般為0.1～1.0,通常取0.5(4)不同權(quán)值qk的情況在待選方案的各技術(shù)經(jīng)濟(jì)指標(biāo)所起的影響程度不可能完全相同,有必要根據(jù)實(shí)際情況賦以不同的權(quán)值Q(K)(k=1,2,3,…n),Q(K)一般以專家測評(píng)為準(zhǔn),這樣可獲得更接近理想的優(yōu)化結(jié)果。(5)各方案權(quán)重分值的關(guān)聯(lián)度計(jì)算關(guān)聯(lián)系數(shù)是各待選方案對(duì)應(yīng)的各指標(biāo)間差值的反映程度為一組二維數(shù)據(jù)的集合,信息過于分散,不利于進(jìn)行直觀比較,故有必要將各方案所對(duì)應(yīng)的指標(biāo)差值特征量集中為一個(gè)值,即求其加權(quán)平均值,該加權(quán)平均值為關(guān)聯(lián)度,用R(i)表示R(i)=Σk=1NQ(K)?ζ(K)Σk=1NQ(K)R(i)=Σk=1ΝQ(Κ)?ζ(Κ)Σk=1ΝQ(Κ)(3)根據(jù)式(3)的計(jì)算結(jié)果,按其值的大小進(jìn)行排序,排在最前面的即為所選最優(yōu)方案。2方案3:直燃型溴化鋰吸收式冷水機(jī)組南京某綜合樓建筑面積8800,空調(diào)面積約6500,由地下一層(地下停車場、設(shè)備用層)地面九層(商業(yè)、餐飲、娛樂、辦公、客飯等)。夏季冷負(fù)荷為1024kw,冬季熱負(fù)荷721kw。本綜合樓的集中空調(diào)系統(tǒng)的冷熱源的選擇有下列四種方案,方案1:活塞式冷水機(jī)組+燃油鍋爐,方案2:螺桿式冷水機(jī)組+燃油鍋爐,方案2:直燃型溴化鋰吸收式冷水機(jī)組,方案4:風(fēng)冷熱泵機(jī)組初投資考慮了主機(jī),鍋爐設(shè)備,水泵及附屬設(shè)備購置費(fèi),城市電力增容費(fèi)。不同電力增容單價(jià)時(shí)各方案的初投資如表1所示:(單位:萬元)不同電價(jià),夏季運(yùn)行費(fèi)用如表2:(元/小時(shí))。按消耗1kw.h電折合成0.361kg標(biāo)準(zhǔn)煤計(jì)算各方案的耗能如表3所示。根據(jù)各方案的初投資、能耗、運(yùn)行費(fèi)用、壽命及可靠性、占地面積、對(duì)環(huán)境影響構(gòu)造成表4所示的待選方案與參考方案指標(biāo)數(shù)據(jù)序列。按照系統(tǒng)灰色優(yōu)化的數(shù)學(xué)模型各待選方案在不同電價(jià)情況下的關(guān)聯(lián)度如表5所示。(1)從表8計(jì)算結(jié)果可以看出,當(dāng)電價(jià)小于0.8元/kw.h時(shí),其關(guān)聯(lián)度排序結(jié)果為:R(2)>R(4)>R(1)>R(3),即用戶選用蒸汽壓縮式制冷機(jī)組較為經(jīng)濟(jì),其中在蒸汽壓縮式制冷機(jī)組中應(yīng)優(yōu)先選用風(fēng)螺桿式冷水機(jī)組+燃油鍋爐。(2)當(dāng)電價(jià)大于1.0元/kw.h時(shí),其關(guān)聯(lián)度排序結(jié)果為:R(3)>R(4)>R(2)>R(1),即用戶選用直燃型溴化鋰吸收式冷水機(jī)組較為經(jīng)濟(jì)。因此,本工程在電力許可,電價(jià)小于0.8元/kw.h情況下,應(yīng)優(yōu)先選用方案2即螺桿式冷水機(jī)組+燃油鍋爐。3北京國際科技交流中心的集中冷熱設(shè)計(jì)方案為(1)地下空間改造北京某國際科技交流中心建筑面積26630M2。地下2層,地上9層,局部10層。地下2層為娛樂、健身、浴室及設(shè)備用房等、地下一層為汽車庫和制冷機(jī)房。首層及二層為接待、餐飲、辦公等。三層以上為客房、會(huì)議及辦公。(2)方案2:季供空調(diào)系統(tǒng)熱量選用2臺(tái)螺桿式冷水機(jī)組,設(shè)計(jì)工況單機(jī)冷量為1480KW,夏季供空調(diào)系統(tǒng)冷量;選用兩臺(tái)燃?xì)忮仩t,設(shè)計(jì)工況單機(jī)產(chǎn)熱量為1744KW,冬季供空調(diào)系統(tǒng)熱量。冷源情況同方案1。熱源選用小區(qū)鍋爐房熱水,選用兩臺(tái)板式換熱器,其單臺(tái)最大換熱面積為120M2,冬季供空調(diào)系統(tǒng)熱量;另選兩臺(tái)燃?xì)忮仩t,設(shè)計(jì)單機(jī)產(chǎn)熱量為930KW,當(dāng)學(xué)校鍋爐房未供暖(或停止供暖)時(shí),供系統(tǒng)熱量(每年使用時(shí)間約兩個(gè)月)。選用2臺(tái)直燃型溴化鋰吸收式冷水機(jī)組,設(shè)計(jì)工況單機(jī)冷量為1756KW,夏季供空調(diào)系統(tǒng)冷量;設(shè)計(jì)工況單機(jī)產(chǎn)熱量為1856KW,冬季供空調(diào)系統(tǒng)熱量。(3)投資和運(yùn)營成本各方案設(shè)備初投資運(yùn)行能耗、及運(yùn)行費(fèi)用如表1所示。(4)待選方案與參考方案指標(biāo)序列根據(jù)各方案的初投資、能耗、運(yùn)行費(fèi)用、壽命及可靠性、占地面積、對(duì)環(huán)境影響構(gòu)造成表2所示的待選方案與參考方案指標(biāo)數(shù)據(jù)序列。按照系統(tǒng)灰色優(yōu)化的數(shù)學(xué)模型各待選方案的關(guān)聯(lián)度如表5所示。(5)投資成本分析從計(jì)算結(jié)果方案2的關(guān)聯(lián)度明顯高于方案1與方案3,在三個(gè)方案中屬最優(yōu)方案。從投資角度上來看,雖然方案1與方案2相差較小,分別比方案3多投資170萬元與153萬元,但方案2能耗小,運(yùn)行費(fèi)用低,采用方案2,多于方案3的初投資費(fèi)用,在運(yùn)行近10個(gè)月,就能收回成本了。若按照北京市供電局平價(jià)收費(fèi)標(biāo)準(zhǔn)來進(jìn)行運(yùn)行費(fèi)用的計(jì)算時(shí),方案2運(yùn)行近9個(gè)月就能收回成本。4吸收式冷熱水機(jī)組(1)空調(diào)系統(tǒng)冷熱源的選擇應(yīng)綜合考慮技術(shù)、經(jīng)濟(jì)、環(huán)境等方面的影響,作全面的分析比較,在可能的條件下,應(yīng)盡量選用能耗低、投資省又有利于環(huán)保的冷熱源設(shè)備。(2)蒸汽壓縮式冷水機(jī)組因在初投資、能耗方面具有很大的優(yōu)勢,而直燃型溴化鋰吸收式冷熱水機(jī)組能源利用率低,節(jié)電但不節(jié)能。因此在電力不緊張的地區(qū),應(yīng)優(yōu)先選用蒸汽壓縮式冷水機(jī)組。另外,當(dāng)有采暖熱網(wǎng)條件提供時(shí),夏季使用電制冷機(jī)組,冬季采用熱網(wǎng),并設(shè)有過渡采暖鍋爐,這樣的冷熱源的配置方案是經(jīng)濟(jì)合理的。(3)直燃型溴化鋰吸收式冷熱水機(jī)組由于其壽命較電制冷機(jī)組短,每年的制冷量都有所衰減,而且目前市場價(jià)格較高,造成初投資增加。(4)所有形式的吸收式制冷機(jī)組只有在使用余熱、廢熱的情況下,才具有節(jié)能意義。(5)集中空調(diào)制冷(熱)機(jī)組選型需要考慮的因素較多,除了上述考慮的因素以外,如本地區(qū)的資源條件,產(chǎn)品的冷量調(diào)節(jié)范圍,無故障運(yùn)行周期,服務(wù)質(zhì)量等因素可根據(jù)實(shí)際工程情況側(cè)重考慮。(6)灰關(guān)聯(lián)分析不僅適用于分析時(shí)間序列的因素排序,而且適用于方案優(yōu)選,其突出優(yōu)點(diǎn)不需要太多的樣本,也不要求數(shù)據(jù)具有特殊的分布,是一種值得推廣的多因素相關(guān)分析方法。(7)定性指標(biāo)的量化與各指標(biāo)因素權(quán)值的確定,均需通過測評(píng)而定,其專家組的測評(píng)結(jié)果與實(shí)際情況的符合