空调冷热源方案的选择及分析

　　冷热源方案的选择是空调系统设计过程中的一个重要的决策环节。关系到项目的投资、运行费用、对环境的影响、能耗等重要问题。本文试图研究空调系统冷热源方案的选择方法，找到一种科学、合理、简便的决策方法，提出了简单而实用的层次分析法。为工程技术人员选择空调系统令热源提供理论指导。


　　
　 　空调冷热源方案选择的原则及指标体系的设置
　　
　　(一)空调冷热源方案选择的原则
　　
　　空调冷热源方案选择的具体原则可归纳为以下几点：
　　
　　热源设备的选用，应按照国家能源政策和符合环保、消防、安全技术规定，以及根据当地能源供应情况来选择，应以电和天然气为主，大中城市宜选用燃气、燃油锅炉，乡镇可选用燃煤锅炉，
　　
　　若当地供电紧张，有热电站供热或有足够的冬季供暖锅炉，特别是有废热、余热可资利用时，应优先选用溴化锂吸收式制冷机；
　　
　　当地供电紧张，且夏季供应廉价的天然气，同时技术经济比较合理时，可选用直燃式溴化锂吸收式制冷机；
　　
　　直燃式溴化锂吸收式制冷机与溴化锂吸收式制冷机相比，具有许多优点，因此，在同等条件下特别是有廉价天然气可资利用时，应优先选用；
　　
　　积极发展集中供热、区域供冷供热站和热电冷联产技术。
　　
　　按性能系数高低来选择制冷设备的顺序为：离心式、螺杆式、活塞式、吸收式、涡旋式；
　　
　　考虑建筑全年空调负荷分布规律和制冷机部分负荷下的调节特性，合理选择机型、台数和调节方式，提高制冷系统在部分负荷下的运行效率，以降低全年总能耗；
　　
　　为了平衡供电峰谷差，有条件时应积极推广蓄冷空调和低温送风或大温差供水相结合的系统；
　　
　　保护大气臭氧层，积极采用cFc和HCFC替代制冷剂。当今世界公认的三大环保问题(臭氧层破坏、温室效应、酸雨)均与空调中制冷设备的各种排放物质有关。在选用冷热源设备时，应注意其所使用工质符合环保要求；
　　
　　选用风冷还是水冷机组须因地制宜，因工程而异。一般大型工程宜选用水冷机组，小型工程或缺水地区宜选用风冷机组；
　　
　　上述10个基本的选型原则，并非选型中考虑的全部因素和问题，但它是基本的、必要的。其它诸如产品的冷量调节范围、水资源状况、噪声、外形尺寸、电源的电压等级、占地、重量、无故障运行周期、服务质量等多种因素，也可能阶段性地上升为突出问题。
　　
　　(二)空调冷热源方案选择指标体系的设置
　　
　　空调冷热源方案设计是一个普遍性与特殊性相结合的问题，应在考虑具体设计特定条件的基础上，对符合要求的各备选方案在总体上进行比较。比较本身就是一个相对的概念，为了对各备选方案进行比较，就需要有一系列性能指标、经济指标和实物指标，对方案进行比较时，首先要求这些指标是可比的，特别是代表方案价值的主要指标必须具有可比性。
　　
　　一般情况下，选择空调冷热源方案时应考虑以下因素：
　　
　　节省的初投资和节省的运行费用。对某一具体空调系统，不同冷热源方案各设备价格差别较大，单独从某个数字是不能直观地判断方案优劣，通常的做法是对不同冷热源方案总的初投资和年总运行费用分别进行比较。在工程项目方案设计阶段，计算各方案总的初投资和年总运行费用是比较困难的，这就需要建立一个基准方案(通常指常规的电动式冷水机组十热源)，使所有备选方案与基准方案比较，这样，不仅使评价指标的二者之间具有可比性，而且大大简化了工程计算量，使比较结果更直观、更简洁。
　　
　　能效比。空调制冷是能耗大户，量多面广，提高产品效率、采用节能型产品，是摆在我们面前的重要课题。空调系统能耗在建筑能耗中占有很大的比例，虽然在运行费用中己包含能源消耗的费用，但是各种能源的价格并不完全反映能源消耗的多寡。节能是我国的基本国策，因此，在选择冷热源方案时，还应注意减少系统的能量消耗，单独作为一项予以考虑。
　　
　　能源的发展规划，能源是我国现代化建设的战略重点，一直被放在优先发展的地位，能源的发展规划也是可持续发展战略的重要内容。因此，必须重视选择对环境有利的能源技术，特别是清洁煤利用技术，提高能源利用率。
　　
　　环境污染，保护环境已受到全世界范围内的广泛重视，也已成为我国的一项基本国策。因而，将环境污染单独作为一项(独立于社会效益)评选指标，是很有必要的。
　　
　　运行的可靠性、安全性、操作维护的方便程度、经济寿命，是冷热源系统正常工作的基本前提和根本保障。
　　
　　节省的机房面积(包含燃油锅炉房要求的储煤、渣面积，燃油锅炉房贮油条件等)，尽管在计算初投资时已考虑了场地占用费，但土地价格受影响因素较多，且建筑用地逐年扩张，土地价格变化较大，节约使用土地、合理利用机房面积有着重要意义，故单独考虑。
　　
　　电力调荷潜力，空调系统的能耗占电力总消耗的比重越来越大，造成城市电力供需矛盾十分尖锐。目前大多城市电力系统峰谷差急剧增加，电网负荷率明显下降，高峰电力严重不足等问题，致使电网经常拉闸限电。因此．选择将高峰需求尽可能抑制到最低或转移高峰需求的冷热源设备，不但对能源利用、电厂投入、电网经济运行有利，而且通过削峰或移峰，将潜力季节性电能、低谷电能、弃水电能充分利用起来，促进新技术、新产品的开发与应用和用能结构调整。
　　
　　综上所述，将空调冷热源方案的影响因素归纳为经济性因素、技术条件、环境影响、社会效益四个因素，构成方案选择的准则层。在比较准则时还要综合考虑节省初投资、节省运行费用、节省的机房占地面积，能效比、区域电力调荷潜力、环境污染、安全可靠性、经济寿命、能源发展规划等九个因素。这些因素中前六项是定量的，是可以估算的，后三项是定性的。通过估算量化指标，结合专家意见定性分析定性指标，可以将不同的冷热源方案在同一准则下进行排序。
　　
　　三、空调冷热源方案选择方法的确定
　　
　　冷热源选择的过程需要考虑上述多种因素。实际上确定各因素的熏要性是决策的基础要求和重要内容，由于能同时满足上述各因素的冷热源型式不存在，故能找到的只能是综合条件下的满意解或可行解，根据满意的程度，可以确定各种冷热源型式的优劣排队次序。
　　
　　空调冷热源可供选择的各方案，虽然都可达到预期的目标，但技术与经济效果不同，人们往往希望充分利用现有的条件，达到技术与经济总体效果最佳的方案，这就是最优化的问题。
　　
　　优化的方法很多，如何寻找一个简单、合理、可靠的数学结构化方法，使之既有坚实的理论背景，又能客观地反映决策者的主观意识，成为人们所关注的问题。而层次分析法(Analytical HterarchyProcess，以下简称AHP)正好能够完全满足上述要求。首先提出这种方法的是美国匹兹堡大学教授、运筹学家萨缔(ThomasL．Saaty)于20世纪70年代提出的一种系统分析方法，它综合了定性与定量分析，模拟人的决策思维过程，具有思路清晰、方法简便、适用面广、系统性强等特点，是分析多目标、多因素、多准则的复杂大系统的有力工具。
　　
　　本文全面分析了不同冷热源的特点，为正确选择冷热源提供了基本依据，对层次分析法进行了初步探讨，还需通过进一步研究评价冷热源的相关因素，建立更为完整的评价指标体系，并运用科学的选择、理论分析方法，使冷热源的选择更加科学合理，并贴近工程实际和便于应用。　　冷热源方案的选择是空调系统设计过程中的一个重要的决策环节。关系到项目的投资、运行费用、对环境的影响、能耗等重要问题。本文试图研究空调系统冷热源方案的选择方法，找到一种科学、合理、简便的决策方法，提出了简单而实用的层次分析法。为工程技术人员选择空调系统令热源提供理论指导。


　　
　 　空调冷热源方案选择的原则及指标体系的设置
　　
　　(一)空调冷热源方案选择的原则
　　
　　空调冷热源方案选择的具体原则可归纳为以下几点：
　　
　　热源设备的选用，应按照国家能源政策和符合环保、消防、安全技术规定，以及根据当地能源供应情况来选择，应以电和天然气为主，大中城市宜选用燃气、燃油锅炉，乡镇可选用燃煤锅炉，
　　
　　若当地供电紧张，有热电站供热或有足够的冬季供暖锅炉，特别是有废热、余热可资利用时，应优先选用溴化锂吸收式制冷机；
　　
　　当地供电紧张，且夏季供应廉价的天然气，同时技术经济比较合理时，可选用直燃式溴化锂吸收式制冷机；
　　
　　直燃式溴化锂吸收式制冷机与溴化锂吸收式制冷机相比，具有许多优点，因此，在同等条件下特别是有廉价天然气可资利用时，应优先选用；
　　
　　积极发展集中供热、区域供冷供热站和热电冷联产技术。
　　
　　按性能系数高低来选择制冷设备的顺序为：离心式、螺杆式、活塞式、吸收式、涡旋式；
　　
　　考虑建筑全年空调负荷分布规律和制冷机部分负荷下的调节特性，合理选择机型、台数和调节方式，提高制冷系统在部分负荷下的运行效率，以降低全年总能耗；
　　
　　为了平衡供电峰谷差，有条件时应积极推广蓄冷空调和低温送风或大温差供水相结合的系统；
　　
　　保护大气臭氧层，积极采用cFc和HCFC替代制冷剂。当今世界公认的三大环保问题(臭氧层破坏、温室效应、酸雨)均与空调中制冷设备的各种排放物质有关。在选用冷热源设备时，应注意其所使用工质符合环保要求；
　　
　　选用风冷还是水冷机组须因地制宜，因工程而异。一般大型工程宜选用水冷机组，小型工程或缺水地区宜选用风冷机组；
　　
　　上述10个基本的选型原则，并非选型中考虑的全部因素和问题，但它是基本的、必要的。其它诸如产品的冷量调节范围、水资源状况、噪声、外形尺寸、电源的电压等级、占地、重量、无故障运行周期、服务质量等多种因素，也可能阶段性地上升为突出问题。
　　
　　(二)空调冷热源方案选择指标体系的设置
　　
　　空调冷热源方案设计是一个普遍性与特殊性相结合的问题，应在考虑具体设计特定条件的基础上，对符合要求的各备选方案在总体上进行比较。比较本身就是一个相对的概念，为了对各备选方案进行比较，就需要有一系列性能指标、经济指标和实物指标，对方案进行比较时，首先要求这些指标是可比的，特别是代表方案价值的主要指标必须具有可比性。
　　
　　一般情况下，选择空调冷热源方案时应考虑以下因素：
　　
　　节省的初投资和节省的运行费用。对某一具体空调系统，不同冷热源方案各设备价格差别较大，单独从某个数字是不能直观地判断方案优劣，通常的做法是对不同冷热源方案总的初投资和年总运行费用分别进行比较。在工程项目方案设计阶段，计算各方案总的初投资和年总运行费用是比较困难的，这就需要建立一个基准方案(通常指常规的电动式冷水机组十热源)，使所有备选方案与基准方案比较，这样，不仅使评价指标的二者之间具有可比性，而且大大简化了工程计算量，使比较结果更直观、更简洁。
　　
　　能效比。空调制冷是能耗大户，量多面广，提高产品效率、采用节能型产品，是摆在我们面前的重要课题。空调系统能耗在建筑能耗中占有很大的比例，虽然在运行费用中己包含能源消耗的费用，但是各种能源的价格并不完全反映能源消耗的多寡。节能是我国的基本国策，因此，在选择冷热源方案时，还应注意减少系统的能量消耗，单独作为一项予以考虑。
　　
　　能源的发展规划，能源是我国现代化建设的战略重点，一直被放在优先发展的地位，能源的发展规划也是可持续发展战略的重要内容。因此，必须重视选择对环境有利的能源技术，特别是清洁煤利用技术，提高能源利用率。
　　
　　环境污染，保护环境已受到全世界范围内的广泛重视，也已成为我国的一项基本国策。因而，将环境污染单独作为一项(独立于社会效益)评选指标，是很有必要的。
　　
　　运行的可靠性、安全性、操作维护的方便程度、经济寿命，是冷热源系统正常工作的基本前提和根本保障。
　　
　　节省的机房面积(包含燃油锅炉房要求的储煤、渣面积，燃油锅炉房贮油条件等)，尽管在计算初投资时已考虑了场地占用费，但土地价格受影响因素较多，且建筑用地逐年扩张，土地价格变化较大，节约使用土地、合理利用机房面积有着重要意义，故单独考虑。
　　
　　电力调荷潜力，空调系统的能耗占电力总消耗的比重越来越大，造成城市电力供需矛盾十分尖锐。目前大多城市电力系统峰谷差急剧增加，电网负荷率明显下降，高峰电力严重不足等问题，致使电网经常拉闸限电。因此．选择将高峰需求尽可能抑制到最低或转移高峰需求的冷热源设备，不但对能源利用、电厂投入、电网经济运行有利，而且通过削峰或移峰，将潜力季节性电能、低谷电能、弃水电能充分利用起来，促进新技术、新产品的开发与应用和用能结构调整。
　　
　　综上所述，将空调冷热源方案的影响因素归纳为经济性因素、技术条件、环境影响、社会效益四个因素，构成方案选择的准则层。在比较准则时还要综合考虑节省初投资、节省运行费用、节省的机房占地面积，能效比、区域电力调荷潜力、环境污染、安全可靠性、经济寿命、能源发展规划等九个因素。这些因素中前六项是定量的，是可以估算的，后三项是定性的。通过估算量化指标，结合专家意见定性分析定性指标，可以将不同的冷热源方案在同一准则下进行排序。
　　
　　三、空调冷热源方案选择方法的确定
　　
　　冷热源选择的过程需要考虑上述多种因素。实际上确定各因素的熏要性是决策的基础要求和重要内容，由于能同时满足上述各因素的冷热源型式不存在，故能找到的只能是综合条件下的满意解或可行解，根据满意的程度，可以确定各种冷热源型式的优劣排队次序。
　　
　　空调冷热源可供选择的各方案，虽然都可达到预期的目标，但技术与经济效果不同，人们往往希望充分利用现有的条件，达到技术与经济总体效果最佳的方案，这就是最优化的问题。
　　
　　优化的方法很多，如何寻找一个简单、合理、可靠的数学结构化方法，使之既有坚实的理论背景，又能客观地反映决策者的主观意识，成为人们所关注的问题。而层次分析法(Analytical HterarchyProcess，以下简称AHP)正好能够完全满足上述要求。首先提出这种方法的是美国匹兹堡大学教授、运筹学家萨缔(ThomasL．Saaty)于20世纪70年代提出的一种系统分析方法，它综合了定性与定量分析，模拟人的决策思维过程，具有思路清晰、方法简便、适用面广、系统性强等特点，是分析多目标、多因素、多准则的复杂大系统的有力工具。
　　
　　本文全面分析了不同冷热源的特点，为正确选择冷热源提供了基本依据，对层次分析法进行了初步探讨，还需通过进一步研究评价冷热源的相关因素，建立更为完整的评价指标体系，并运用科学的选择、理论分析方法，使冷热源的选择更加科学合理，并贴近工程实际和便于应用。