1、空调年运行能耗分析空调年运行能耗分析第一部分 建筑物全年空调负荷分析 第二部分 空调冷热源方案分析第三部分 空调能耗分析基础第四部分 空调冷热源运行费用分析空调年运行能耗分析空调年运行能耗分析第一部分第一部分 建筑物全年空调负荷分析建筑物全年空调负荷分析 第二部分 空调冷热源方案分析第三部分 空调能耗分析基础第四部分 空调冷热源运行费用分析空调年运行能耗分析空调年运行能耗分析第一部分 建筑物全年空调负荷分析一、 建筑物全年空调负荷计算方法 1、计算机专用软件计算（如DeST、DOE-2等） 2、空调系统能耗的近似计算 1） 当量满负荷运行时间法 2）负荷频率表法负荷频率表法空调年运行能耗分析空
2、调年运行能耗分析 空调系统年能耗计算负荷频率表法负荷频率表法1、室外空气温度的频率分布计算 根据当地的气象资料计算整理 2、确定供暖至供冷的转换温度TN 对于公共建筑一般为11-12；根据内区发热量选取。3、空调负荷率计算 空调夏季冷负荷率：c=(Tw-TN)/ (TxJ-TN)；TxJ-空调夏季室外计算温度。 空调冬季冷负荷率：h=(TN-Tw)/ (TN-TdJ)；TdJ-空调冬季室外计算温度。根据Dest软件气象模块（或利用“中国建筑热环境分析专用气象数据集” ）可以得到设计项目的全年室外空气温度频率分布。天津地区室外空气温度的频率分布天津地区室外空气温度的频率分布 （北纬（北纬3906
3、东经东经11710 海拔海拔3.3m）干球温度()-11-9-7-5-3-11357911小时数(h)1446147244446555615424385303301324干球温度()131517192123252729313335小时数(h)40742945651059760862852440122811217以天津某工程为例，可以得到：空调夏季冷负荷率：c=(tw-12)/21.4 ；空调冬季热负荷率：h=(12-tw)/23式中: c夏季冷负荷率； h冬季冷负荷率； tw室外干求温度，。例：建筑空调冷负荷为5800kW，空调热负荷为3600kW。其建筑物全年累计冷热负荷见下表：室外干球温度
4、()-11-9-7-5-3-11357911小时数(h)1446147244446555615424385303301324热负荷率h1.00 0.91 0.83 0.74 0.65 0.57 0.48 0.39 0.30 0.22 0.13 0.04 热量（Mwh） 50 151 437 649 1047 1129 1059 597 422 237 141 51 年累计热负荷（Mwh）5927室外干球温度()131517192123252729313335小时数(h)40742945651059760862852440122811217冷负荷率c0.05 0.14 0.23 0.33 0.4
5、2 0.51 0.61 0.70 0.79 0.89 0.98 1.07 空调年运行能耗分析空调年运行能耗分析第一部分 建筑物全年空调负荷分析 第二部分第二部分 空调冷热源方案分析空调冷热源方案分析第三部分 空调能耗分析基础第四部分 空调冷热源运行费用分析空调年运行能耗分析空调年运行能耗分析方案1采用一体化溴化锂直燃机组夏季供冷、冬季供热。溴化锂直燃机组3台冬夏根据负荷调节运行，直燃机耗气量按与负荷率线性正比计算；空调冷、热水循环泵夏季与冬季分别运行，根据负荷按台数调节运行；冷却塔、冷却水泵仅夏季运行，根据负荷按台数调节。空调年运行能耗分析空调年运行能耗分析名称参数数量电功率总功率单价总价备注
6、(KW) (KW) (万元)(万元)溴化锂直燃机组制冷1934kw3天然气142Nm3/h天然气426Nm3/h2226667/12-30/37.5制热1547kw天然气167Nm3/h天然气501Nm3/h60/52 1030冷却塔5303226616.549.5夏季用空调冷水循环泵333m3/h,33410226夏季用30m H2O采暖水循环泵166m3/h,311660.72.1冬季用20m H2O冷却水循环泵530m3/h,3451352.78.1夏季用25m H2O自控系统25总计399757 电力增容费（900元/KW)36 煤气增容费（900元/m3)45 管道及安装费用（机房设
7、备费20%）151 总计989 方案1 设备表空调年运行能耗分析空调年运行能耗分析方案2采用燃气锅炉+海水源热泵（直接）的方案。夏季，由海水源热泵机组提供冷源，海水作为冷却水与机组直接换热使用，不再需要冷却塔；冬季则采用燃气锅炉提供提供热源。热泵机组夏季3台全部运行，冬季2台燃气锅炉运行；空调冷热水循环泵夏季3运行台；冬季锅炉水循环泵2台运行；海水取水泵仅夏季运行。热泵机组耗电量按”热泵机组热泵机组单位制冷量耗电量曲线图单位制冷量耗电量曲线图”计算，锅炉耗气量按与负荷率线性正比计算；其他水泵均按台数调节计算。空调年运行能耗分析空调年运行能耗分析名称参数数量电功率总功率单价总价备注(KW) (K
8、W) (万元)(万元)海水源热泵机组制冷1935kw3309 926 157 470 7/12-25/30-燃气锅炉1.8MW2天然气194Nm3/h 天然气388Nm3/h64128真空锅炉102060/50空调循环泵332m3/h,334 102 2.0 6.1 夏季用30m H2O 锅炉水循环泵155m3/h,2+111220.72.1冬季用20m H2O海水取水泵386m3/h,339 118 5.9 17.7 夏季用30m H2O自控系统25总计1188 649 电力增容费（900元/KW)107 煤气增容费（900元/m3)35 管道及安装费用（机房设备费22%）143 总计934
9、 方案2 设备表空调年运行能耗分析空调年运行能耗分析方案3 考虑到冬季海水温度较低（23），采用地源（地埋管）+海水源热泵（间接）的方式，冬季热泵热源通过地埋管取自地下土壤，夏季热泵冷源由地下土壤（通过地埋管）及海水（通过换热器）共同承担。过渡季（4-6月）海水温度较低时，停止热泵机组运行，由海水通过换热器“免费”供冷。根据前面全年累计冷、热量的计算得知，夏季空调年累计冷负荷远大于冬季空调年累计热负荷，相应的地源热泵（地埋管）向地下土壤的释热量将远大于取量，为了保持地下温度场的平衡，将夏季多余的释热量通过海水冷却排掉。地源热泵的地埋管计算按冬季负荷计算，夏季释热量分别由地埋管（释热至土壤）及换
10、热器（释热至大海）共同承担。 热泵机组夏季3台全部运行，冬季运行2台；空调冷热水循环泵夏季运行3台，冬季运行2台；地埋管循环泵全年运行；海水取水泵仅夏季运行。热泵机组耗电量按图3的曲线图计算，其他水泵均按台数调节计算。当夏季负荷率低于30%时，停空调热泵机组耗电量为0，水泵耗电正常；当室外温度低于15时，冷源系统停止运行，空调系统由新风供冷。空调年运行能耗分析空调年运行能耗分析名称参数数量电功率总功率单价总价备注(KW) (KW) (万元)(万元)地源热泵机组制冷1935kw3309 926 116 348 7/12-25/30制热2017kw477 1430 40/45-4/9地埋管井80米
11、深9930.8794.4钻井费+双U管费钛扳换热器换热量1035kw2255024/26-26/28空调循环泵332m3/h,334 102 2.0 6.1 全年用30m H2O 地埋管水泵386m3/h,339 118 2.4 7.1 冬用2台夏用3台30m H2O海水取水泵205m3/h,321 63 3.1 9.4 冬季用30m H2O自控系统25总计1713 1240 电力增容费（900元/KW)154 管道及安装费用（机房设备费22%）98 总计1518 方案3 设备表空调年运行能耗分析空调年运行能耗分析方案4 考虑到冬季海水温度较低（23），采用地源（深井水）+海水源热泵（间接）的
12、方式，冬季热泵热源通过井水换热器取自室外深井水，夏季热泵冷源由室外深井水（通过井水换热器）及海水（通过海水换热器）共同承担。过渡季（4-6月）海水温度较低时，停止空调热泵机组运行，由海水通过换热器“免费”供冷。根据前面全年累计冷、热量的计算得知（表2），夏季空调年累计冷负荷远大于冬季空调年累计热负荷，为了保持地下温度场的平衡，将夏季多余的释热量通过海水冷却排掉。地源（深井水）热泵的深井水需求量计算按冬季负荷计算，夏季释热量分别由井水及海水共同承担。 热泵机组夏季3台全部运行，冬季运行2台；空调冷热水循环泵及中间循环水泵夏季运行3台，冬季运行2台；深井水泵全年运行；海水取水泵仅夏季运行。热泵机组
13、耗电量按图3的曲线图计算，其他水泵均按台数调节计算。当夏季负荷率低于30%时，停空调热泵机组耗电量为0，水泵耗电正常；当室外温度低于15时，冷源系统停止运行，空调系统由新风供冷。根据前面表2计算出来的负荷系数分别计算出各运行设备冬、夏季运行耗电量及费用。空调年运行能耗分析空调年运行能耗分析名称参数数量电功率总功率单价总价备注(KW) (KW) (万元)(万元)水源热泵机组制冷1935kw3315 945 116 348 6/13-20/30制热1981kw467 1401 43/50-6/12抽水井800水量：67 m3/h61590回灌井300水量：25 m3/h24248余压回灌海水(钛扳
14、)换热器流量200m3/h17878 24/28-26/30井水换热器流量200m3/h22652 15/28-17/30空调循环泵245m3/h,329 87 1.7 5.2 冬季运行2台35m H2O 深井水泵67m3/h,611 64 0.9 5.2 全年用45m H2O中间循环泵200m3/h,317 51 1.0 3.1 全年用25m H2O海水取水泵67m3/h,38 24 1.2 3.6 夏季用33m H2O自控系统25总计1627 658 电力增容费（900元/KW)146 管道及安装费用（机房设备费22%）114 总计919 方案4 设备表空调年运行能耗分析空调年运行能耗分析
15、第一部分 建筑物全年空调负荷分析 第二部分 空调冷热源方案分析第三部分第三部分 空调能耗分析基础空调能耗分析基础第四部分 空调冷热源运行费用分析空调年运行能耗分析空调年运行能耗分析项目目项目目费用费用电力增容费电力增容费900元/KVA电费电费0.80元/Kwh燃气增容费燃气增容费900元/ Nm 3燃气费燃气费2.80元/ Nm 3注：天然气低位发热值按36000 KJ/ Nm 3计算，天然气发电效率按55%计算。标准煤发热量29270KJ/kg。冷、热源经济分析基础数据表冷、热源经济分析基础数据表空调年运行能耗分析空调年运行能耗分析国内某合资品牌热泵制冷机组部分负荷时的单位耗功率见图热泵机
16、组单位制冷量耗电量曲线图热泵机组单位制冷量耗电量曲线图空调年运行能耗分析空调年运行能耗分析第一部分 建筑物全年空调负荷分析 第二部分 空调冷热源方案分析第三部分 空调能耗分析基础第四部分第四部分 空调冷热源运行费用分析空调冷热源运行费用分析空调年运行能耗分析空调年运行能耗分析方案1 耗能表干球温度()-11-9-7-5-3-11357911小时数(h)1446147244446555615424385303301324负荷率c1.00 0.91 0.83 0.74 0.65 0.57 0.48 0.39 0.30 0.22 0.13 0.04 直燃机耗电(Mw)0.4 1.4 4.4 7.3
17、8.9 11.1 12.3 8.5 3.9 3.0 3.0 3.2 直燃机耗气（Km3)5.4 16.3 47.2 70.1 113.0 121.9 114.3 64.5 45.5 25.6 15.3 5.5 采暖循环泵（Mw）0.5 1.5 4.9 8.1 9.8 12.2 13.5 9.3 8.5 6.7 6.6 7.1 干球温度()131517192123252729313335小时数(h)40742945651059760862852440122811217负荷率c0.05 0.14 0.23 0.33 0.42 0.51 0.61 0.70 0.79 0.89 0.98 1.07 直
18、燃机耗电（Mw）4.1 4.3 4.6 5.1 11.9 12.2 12.6 15.7 12.0 6.8 3.4 0.5 直燃机耗气(Km3)8.1 25.6 45.4 71.1 107.0 133.1 162.5 156.5 135.7 86.2 46.8 7.8 空调循环泵（Mw）13.8 14.6 15.5 17.3 40.6 41.3 42.7 53.4 40.9 23.3 11.4 1.7 冷却水循环泵（Mw）18.3 19.3 20.5 23.0 53.7 54.7 56.5 70.7 54.1 30.8 15.1 2.3 冷却塔（Mw）9.0 9.4 10.0 11.2 26.3
19、 26.8 27.6 34.6 26.5 15.0 7.4 1.1 方案1冬季夏季全年运行设备耗气量耗电量运行费耗气量耗电量运行费耗气量耗电量运行费KNm3/aMwh/a万元/aKNm3/aMwh/a万元/aKNm3/aMwh/a万元/a直燃机耗电 675 937 16113 直燃机耗气645 180 986 276 1630 457 空调热水循环泵 897 00 897 空调冷水循环泵 00 31725 31725 冷却水循环泵 00 41934 41934 冷却塔 00 20516 20516 合计645 156193 986 1034359 1630 1190552 空调年运行能耗分析空
20、调年运行能耗分析方案2 耗能表干球温度()-11-9-7-5-3-11357911小时数(h)1446147244446555615424385303301324负荷率 c1.00 0.91 0.83 0.74 0.65 0.57 0.48 0.39 0.30 0.22 0.13 0.04 锅炉耗电(Kw)0.3 0.9 2.9 4.9 8.9 11.1 6.2 4.2 3.9 3.0 3.0 3.2 锅炉耗气(Km3)5.4 16.3 47.1 70.0 112.9 121.7 114.1 64.4 45.5 25.6 15.2 5.5 空调循环泵(Kw)0.3 1.0 3.2 5.4 9.
21、8 12.2 6.8 4.7 4.2 3.3 3.3 3.6 干球温度()13 15 17 19 21 23 25 27 29 31 33 35 小时数(h)407 429 456 510 597 608 628 524 401 228 112 17 负荷率c0.05 0.14 0.23 0.33 0.42 0.51 0.61 0.70 0.79 0.89 0.98 1.07 热泵机组(Kw)37.7 39.8 42.6 48.5 118.8 131.1 153.4 227.8 215.1 155.3 98.5 19.4 空调循环泵(Kw)13.8 14.6 15.5 17.3 40.6 41
22、.3 42.7 53.4 40.9 23.3 11.4 1.7 海水泵(Kw)15.9 16.7 17.8 19.9 46.6 47.4 49.0 61.3 46.9 26.7 13.1 2.0 方案2冬季夏季全年运行设备耗气量耗电量运行费耗电量运行费耗气量耗电量运行费KNm3/aMwh/a万元/aMwh/a万元/aKNm3/aMwh/a万元/a热泵机组 1288103 1288103 燃气锅炉 534 534 644 180 644 180 空调冷水循环泵 0 31725 317 25 锅炉水循环泵 585 58 5 海水取水泵 36329 363 29 合计644 110189 19681
23、57 644 2722 346 空调年运行能耗分析空调年运行能耗分析方案3 能耗表干球温度()-11-9-7-5-3-11357911小时数(h)1446147244446555615424385303301324负荷率c1.00 0.91 0.83 0.74 0.65 0.57 0.48 0.39 0.30 0.22 0.13 0.04 热泵机组(Kw)11.9 30.8 78.3 105.7 162.0 175.5 88.1 57.1 50.2 38.9 38.5 41.4 空调循环泵(Kw)1.0 3.1 10.0 16.6 30.3 37.7 20.9 14.4 13.1 10.3 1
24、0.2 11.0 地埋管循环泵(Kw)1.1 3.6 11.5 19.0 34.8 43.3 24.0 16.5 15.0 11.8 11.7 12.6 干球温度()131517192123252729313335小时数(h)40742945651059760862852440122811217负荷率c0.05 0.14 0.23 0.33 0.42 0.51 0.61 0.70 0.79 0.89 0.98 1.07 热泵机组(Kw)0 0 0 48.5 118.8 131.1 153.4 227.8 215.1 155.3 98.5 19.4 空调循环泵(Kw)13.8 14.6 15.5
25、 17.3 40.6 41.3 42.7 53.4 40.9 23.3 11.4 1.7 地埋管循环泵(Kw)0 0 0 19.9 46.6 47.4 49.0 61.3 46.9 26.7 13.1 2.0 海水取水泵(Kw)8.5 9.0 9.6 10.7 25.1 25.5 26.4 33.0 25.3 14.4 7.1 1.1 方案3冬季夏季全年运行设备耗电量运行费耗电量运行费耗电量运行费（Mwh/a）（万元/a)（Mwh/a）（万元/a)（Mwh/a）（万元/a)热泵机组878 70 1168 93 2046 164 空调循环泵179 14 317 25 495 40 地埋管水泵21
26、5 17 313 25 528 42 海水取水泵00 196 16 196 16 合计1272 102 1993 159 3265 261 空调年运行能耗分析空调年运行能耗分析方案4 能耗表干球温度()-11-9-7-5-3-11357911小时数(h)1446147244446555615424385303301324负荷率 c1.00 0.91 0.83 0.74 0.65 0.57 0.48 0.39 0.30 0.22 0.13 0.04 热泵机组(Kw)11.9 30.7 78.1 105.4 161.5 175.0 87.8 56.9 50.0 38.8 38.3 41.2 空调循
27、环泵(Kw)0.8 2.7 8.5 14.2 25.9 32.2 17.8 12.3 11.2 8.8 8.7 9.4 井水泵(Kw)0.8 2.5 7.9 13.2 29.4 36.6 40.6 28.0 12.7 10.0 9.9 10.7 中间循环泵(Kw)0.5 1.2 3.1 4.2 6.5 7.0 3.5 2.3 2.0 1.6 1.5 1.7 干球温度()131517192123252729313335小时数(h)40742945651059760862852440122811217负荷率c0.05 0.14 0.23 0.33 0.42 0.51 0.61 0.70 0.79
28、0.89 0.98 1.07 热泵机组(Kw)0 0 0 49.5 121.1 133.6 156.4 232.2 219.3 158.4 100.5 19.8 空调循环泵(Kw)11.8 12.4 13.2 14.8 34.6 35.3 36.4 45.6 34.9 19.8 9.7 1.5 井水泵0 0 0 5.6 13.1 13.4 13.8 17.3 13.2 7.5 3.7 0.6 中间循环泵(Kw)4.1 4.3 4.6 5.1 11.9 12.2 12.6 15.7 12.0 6.8 3.4 0.5 海水泵(Kw)3.3 3.4 3.6 4.1 9.6 9.7 10.0 12.6
29、 9.6 5.5 2.7 0.4 方案4冬季夏季全年运行设备耗电量运行费耗电量运行费耗电量运行费（MWH/a）（万元/a)（MWH/a）（万元/a)（MW/a）（万元/a)热泵机组876 70 1191 95 2066 165 空调循环泵152 12 270 22 423 34 深井水泵202 16 88 7 291 23 中间循环泵35 3 93 7 128 10 海水泵00 75 6 75 6 合计1265 101 1642 137 2908 239 空调年运行能耗分析空调年运行能耗分析方案经济分析汇总方案冬季夏季维护费年综合设备耗气量耗电量运行费耗气量耗电量运行费运行费初投资KNm3/a
30、Mwh/a万元/aKNm3/aMwh/a万元/a万元/a万元/a万元方案1645 156 193 986 1034 359 5552 989 方案2644 110 189 1968 157 15346 934 方案3 1272 102 1993 159 5261 1518 方案4 1265 101 1642 137 12250 919 方案 冬季能耗夏季能耗全年能耗比较（kNM3/a）（kNM3/a）（kNM3/a） 方案1673 1174 1847 100%方案2664 358 1022 55%方案3231 362 594 32%方案4230 299 529 29%方案能耗分析汇总表(电能折
31、算成一次能源天然气)空调年运行能耗分析空调年运行能耗分析方案经济分析汇总空调年运行能耗分析空调年运行能耗分析方案经济分析汇总空调年运行能耗分析空调年运行能耗分析方案经济分析汇总空调年运行能耗分析空调年运行能耗分析方案经济分析汇总方案方案方案优点方案优点方案缺点方案缺点方案方案1机组结构紧凑，占地面积小。机组结构紧凑，占地面积小。可以实现单台机组供冷、供热。可以实现单台机组供冷、供热。对配电要求小，减少电力系统初投资。对配电要求小，减少电力系统初投资。系统技术可靠成熟，稳定性好，维护费用低。系统技术可靠成熟，稳定性好，维护费用低。夏季机组满负荷时，是城市燃气富裕时期，在利用能源夏季机组满负荷时，
32、是城市燃气富裕时期，在利用能源方面有利。方面有利。没有充分利用场地的有利条件，全年运行费没有充分利用场地的有利条件，全年运行费用最高。用最高。由于制冷的效率低，其夏季能耗远高于其他由于制冷的效率低，其夏季能耗远高于其他方案，导致全年能耗最高。方案，导致全年能耗最高。初投资仅低于方案初投资仅低于方案3，均高于方案，均高于方案2及方案及方案3。方案方案2夏季制冷效率较高，能耗少。夏季制冷效率较高，能耗少。供热稳定性好，不受外界环境影响。供热稳定性好，不受外界环境影响。初投资较低，仅略高于方案初投资较低，仅略高于方案4。夏季属于可再生能源利用，具有一定的节能环保意义。夏季属于可再生能源利用，具有一定
33、的节能环保意义。由于增加冬季的供热锅炉，其机房占地面积由于增加冬季的供热锅炉，其机房占地面积较大。较大。由于机组直接使用海水，其维护费用较大。由于机组直接使用海水，其维护费用较大。由于冬季采用锅炉供热，其能耗及运行费用由于冬季采用锅炉供热，其能耗及运行费用较高。较高。用电量大，对配电系统要求高。用电量大，对配电系统要求高。方案方案3制冷制热效率较高，能耗及运行费用较低。制冷制热效率较高，能耗及运行费用较低。热泵机组冬夏两用，机房占地面积最小。热泵机组冬夏两用，机房占地面积最小。由于地源与海水源均均间接使用，其机组维护费用最低。由于地源与海水源均均间接使用，其机组维护费用最低。属于可再生能源利用
34、，节能环保意义显著，可以享受政属于可再生能源利用，节能环保意义显著，可以享受政策补贴。策补贴。由于地埋管井数量较多，导致初投资最高。由于地埋管井数量较多，导致初投资最高。用电量大，对配电系统要求高。用电量大，对配电系统要求高。夏季机组满负荷时，是电力紧张，在利用能夏季机组满负荷时，是电力紧张，在利用能源方面不利。源方面不利。方案方案4制冷效率较高，能耗及运行费用最低。制冷效率较高，能耗及运行费用最低。设备初投资与方案设备初投资与方案2接近为最低。接近为最低。热泵机组冬夏两用，机房占地面积较小。热泵机组冬夏两用，机房占地面积较小。属于可再生能源利用，节能环保意义显著，可以享受政属于可再生能源利用，节能环保意义显著，可以享受政策补贴。策补贴。由于地源井每年需要清洗，维护费用较高。由于地源井每年需要清洗，维护费用较高。用电量大，对配电系统要求高；用电量大，对配电系统要求高；夏季机组满负荷时，是电力紧张，在利用能夏季机组满负荷时，是电力紧张，在利用能源方面不利；源方面不利；结论：结论：综合各方面考虑，推荐采用方案综合各方面考虑，推荐采用方案4问题问题?
