13-3-6创新项目研究报告 NEW(3)

建筑环境与能源应用工程创业团队—CIPL-NO.1

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B.制冷剂质量流量：

Mr=主机制冷量/Qk=600/155.08=3.86kg/s. C.压缩机理论耗功率：

P= Mr h（2’）- Mr h（1）=3.86×(462.46-431)=121.44kw D.理论COP：

E.COP=主机制冷量/设备总功率 =600/(121.44+5+5+8.4+8.4) =4.04

其中，8.4KW为冷凝器风扇的额定功率。 F.计算年耗功P

耗功=年总负荷/COP

P=Qn/COP=0.75×600×3000/4.04 =334158.41KWh

其中：0.75—同时使用系数 600—系统制冷量 3000—全年制冷天数

4.04—制冷、热水与供暖一体的“三联供”COP

由以上数据明显得出，省电334158.41-2661121.85=73036KW/h，即风水冷热水空调系统相比制冷、热水与供暖一体的“三联供”系统每年可以节省73036度电。如果平均一度电1块钱，那每年接近省电七万多元，加冷却塔系统的初投资一年之年便可收回，经济效益非常好。 2）夏季工况的环境效益分析

据国家统计局计算，每产生一度电需0.36千克标准煤，所以产生73036度电需要26293千克标准煤，而燃烧这26293千克标准煤将会产生污染物量如柱状图5。

如果是燃气发电厂，查有关规范知：天然气的热值是36.22MJ/m3，效率是60%，则所需天然气的单位质量是36.22×0.6=21.732×103KJ/m3.所以产生73036度电所需12098 m3天然气,而燃烧这12098 m3天然气又将会产生污染物量如柱状图5。

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如果是燃油发电厂，查有关规范知：重油的热值是40MJ/kg，效率是50%，则所需天然气的单位质量是40×0.5=20×103KJ/kg.所以产生73036度电所需13146.48kg重油,而燃烧这13146.48kg重油又将会产生污染物量如柱状图5。

图5 采用不同能源污染物排放量（CO2未列出）

2、供热工况（除夏季空调，包括冬季和过渡季节）

（1）经济效益分析

由制冷循环原理，我们知道：通过1kg制冷剂将热量q0从低温热源（被冷却物）转移至高温热源（冷却剂），同时，所消耗的功量∑w也转化为热量传给高温热源，即qk= q0+∑w.制冷循环的性能指标用制冷系数ε表示，制冷系数为单位耗功量所获取的冷量，即ε= q0/∑w.因为三联供系统冬季进入热泵循环，所以制冷循环也可用来获得供热效果，例如冬季制冷剂在蒸发器内吸收室外较冷空气（或水等物质）的热量，而通过冷凝器加热空气（或水）向室内供热。热泵的经济性用供热系数η表示，供热系数为单位耗功量所获取的热量，即η=qk/∑w=ε+1,使得热泵的供热量（也称制热量）永远大于所消耗的功量，即给压缩机1KW的功率，可以产生大于1KW的热量，这就是热泵的节能的体现。

已知这个空调系统，该系统需制冷量600KW，采用R410A为制冷剂的蒸气压缩式制冷循环。选用两台300KW的主机，额定功率是98KW；冷冻水系

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统选用两台5KW的水泵，水流量是60m3/h；冷却水系统选用一台额定功率是4KW的冷却塔，一台功率是5KW的水泵。假设这个系统每天需要30顿的热水。进出水温度15/45℃,温差△T=30℃，求得热水带走的冷凝热是Q2=mc（tw1-tw2）=105kW.同时，供暖部分热量都是由冷凝热提供，由经验数值，我们知道供暖量是系统需冷量的40%，所以这个空调系统的供暖量是Q1=40%×600=240kW。

在冬季，系统的过热度是3℃，蒸发温度是-7℃，冷凝温度是48℃，过冷度是3℃，由coolpack制冷剂物性软件，通过计算得到：

1）当系统同时供热水和供空调暖气时，系统一共需要的供热量（冷凝热）是供暖冷凝热Q1加上热水带走的冷凝热Q2,即Q=Q1+Q2=105+240=345kW.

单位质量冷凝负荷：

qk=h(2)-h(3)=467.77-280.85=186.92kJ/kg 制冷剂质量流量：

Mr=冷凝负荷/ qk =(105+240)/186.92=1.84kg/s. 压缩机理论耗功率：

P= Mr h（2）- Mr h（1）=1.84×(467.77-425.31)=78.12kw

供热系数：

η=冷凝负荷/设备总功率

=（105+240）/(78.12+5+5+8.4+8.4) =3.29

注：8.4KW为冷凝器风扇的额定功率 系统的能耗：

W1=压缩机理论耗功率×天数×小时数（一天） =78.12×30×1=2343.6kWh.

注：30为一年内系统同时开启制热水和供暖的天数 系统供热量：q1=双冷凝热×天数×小时数（一天） =（105+240）×30×1=10350kWh

2）当系统只供暖气不供热水时，即系统的冷凝热只有被跟空调末端相连的冷凝水带走，即系统的总冷凝热只是Q1，

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单位质量冷凝负荷：

qk=h(2)-h(3)=467.77-280.85=186.92kJ/kg 制冷剂质量流量：

Mr=冷凝负荷/ qk =240/186.92=1.28kg/s.

压缩机理论耗功率：

P= Mr h（2）- Mr h（1）=1.28×(467.77-425.31)=54.35kw 供热系数：

η=冷凝负荷/设备总功率=240/(54.35+5+5+8.4+8.4)=2.96

注：8.4KW为冷凝器风扇的额定功率 此时，系统的能耗:

W2=压缩机理论耗功率×天数×小时数（一天） =54.35×30×7=11413.5kWh.

系统供热量：q2=供暖冷凝热×天数×小时数（一天） =240×30×7=50400kWh.

3）过渡季节，系统只供热水，不供暖气，系统的冷凝热只是被生活热水带走，即Q2=105kW 。此时，系统的过热度是3℃，蒸发温度是5℃，冷凝温度是48℃，过冷度是3℃，由coolpack制冷剂物性软件，通过计算得到：

单位质量冷凝负荷：

qk=h(2)-h(3)=461.33-280.47=180.86kJ/kg 制冷剂质量流量：

Mr=冷凝负荷/ qk =105/180.86=0.58kg/s.

压缩机理论耗功率：

P= Mr h（2）- Mr h（1）=0.58×(461.33-430.62)=30.71kw

供热系数：

η=冷凝负荷/设备总功率 =105/(30.71+5+5+8.4+8.4) =1.82

注：8.4KW为冷凝器风扇的额定功率 此时，系统的能耗:

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W3=压缩机理论耗功率×天数×小时数（一天） =30.71×(365-30-3000/24) ×1=6449.1kWh.

q3=热水冷凝热×天数×小时数（一天）=105×(365-30-3000/24)×1 =22050kW.

注：30为一年内系统同时开启制热水和供暖的天数,365为全年的天数，3000为全年开启制冷的小时数，24为一天内的小时数。

所以年耗电量：

W=W1+W2+W3=2343.6+11413.5+6449.1=20206.2kWh

考虑到转换率只有90%，所以年耗电量为20206/90%=22451.1 kWh 年总供热量：

q=q1+q2+q3=10350+50400+22050=82800kWh。

如果，全部热量由电，燃油，或燃气供应，在经济效益对比如下表1： 表1 不同系统供热能源消耗经济对比分析表

能源 消耗 20206.2kWh 能源 能源 价格 1元/kWh 1元/kWh 7.5元/kg 3.45元/ m 3 系统 热回收系统 电加热系统 柴油 加热 天燃气 加热 能源 燃烧值 费用 20206.2元 82800元 111780元 47320元 电能 / 电能 / 82800kWh 柴油 40MJ/ kg 36.22MJ/ m 314904kg 天然气 13716 m 3（2）环境效益分析 如果全部热量由电产生，据国家统计局计算，每产生一度电需0.36千克标准煤，所以产生22451.1度电需要8082千克标准煤，而燃烧这8082千克标准煤将会产生68.1千克的烟尘和58.16千克的二氧化硫、232千克的

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