风冷式与水冷式单元空调机组的对比

风冷式与水冷式单元空调机组的对比

北京市建筑设计研究院　赵　丽☆

摘要　从不同方面比较了风冷式和水冷式单元空调机组的优缺点，包括机组能效比、名义工况冷源综合制冷性能系数、机房面积以及对总体建筑环境的影响。指出了对于大型会展建分散式风冷单元空调机组有较好的发展前景。筑中冷热负荷具有临时性的空调区域，

关键词　分散式空调　风冷单元式空调机组　水冷单元式空调机组　名义工况冷源综合制冷性能系数

Ｃｏｍｐａｒｉｓｏｎｂｅｔｗｅｅｎａｉｒｃｏｏｌｅｄａｎｄ　　－　

ｗａｔｅｒｃｏｏｌｅｄｕｎｉｔａｒａｉｒｃｏｎｄｉｔｉｏｎｅｒｓ－　　ｙ　

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ＢｙＺｈａｏＬｉ　　

Ａｂｓｔｒａｃｔｏｍａｒｅｓｔｈｅａｄｖａｎｔａｅｓａｎｄｄｉｓａｄｖａｎｔａｅｓｏｆａｉｒｃｏｏｌｅｄａｎｄｗａｔｅｒｃｏｏｌｅｄｕｎｉｔａｒａｉｒ　Ｃ　　　　　　－　　－　ｐｇｇｙ　

ｃｏｎｄｉｔｉｏｎｅｒｓｆｒｏｍｄｉｆｆｅｒｅｎｔａｓｅｃｔｓｉｎｃｌｕｄｉｎｔｈｅｕｎｉｔＥＥＲ，ｔｈｅｏｖｅｒａｌｌｎｏｍｉｎａｌｗｏｒｋｉｎｃｏｎｄｉｔｉｏｎ　　　　　　　　　ｐｇｇ　　

，ｒｅｆｒｉｅｒａｔｉｎｃｏｅｆｆｉｃｉｅｎｔｏｆｅｒｆｏｒｍａｎｃｅｔｈｅａｒｅａｏｆｍａｃｈｉｎｅｒｏｏｍ，ａｎｄｔｈｅｉｎｆｌｕｅｎｃｅｏｎｔｈｅｂｕｉｌｄｉｎ　　　　　　　　　　　ｇｇｐｇ　／ｅｎｖｉｒｏｎｍｅｎｔ．Ｐｏｉｎｔｓｏｕｔｔｈａｔｔｏｔｈｅａｒｅａｓｉｎｃｏｎｖｅｎｔｉｏｎａｎｄｅｘｈｉｂｉｔｉｏｎｂｕｉｌｄｉｎｓｗｉｔｈｔｅｍｏｒａｒｃｏｏｌｉｎ　　　　　　　　　　　　ｇｐｙｇ　

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①

我国各地纷纷新建大型会展　　随着经济的发展，

根据有关资料，每年４，中心，５，６，９，１０月和１１月的前半月为展览旺季，年１，２，７，８月为展览淡季；展出率特大城市为７其他城市为６０％～７５％，０％。大型会左右，甚至更低；会展周期一般为７～１０ｄ展建筑的展厅、登录厅等部分的空调冷热负荷具有临时性、峰谷差大且峰值高的特点，当这部分建筑面积较大且使用频率较低时，通常设计中会采用分散冷源。这种分散型空调可以灵活适应各种形式，随用随开，避免集中系统部分负荷时效率低、输送可有效降低运行费用。分散冷源按能耗高的缺点，

冷却方式可分为风冷式和水冷式。

１　机组能效比比较正常情况下，水冷单元式空调机组单机能效比大于风冷单元式空调机组。根据ＧＢ１９５７６—２００４　《（单元式空调机能效限定值及能源效率等级》以下）简称《能效标准》所定义的性能系数范围，在名义制冷量时，接风管的水冷机比风冷机能效比（通冷单元机式空调机组的耗电量并未包括集中设置的冷却塔所以仅比较机组的能效比显和冷却水泵的耗电量，然是不准确的，也是不公平的。

２　名义工况冷源综合制冷性能系数比较

／《参照北京市Ｄ公共建筑设计Ｂ１１６８７—２００９　节能标准》中“名义工况冷源综合制冷性能系数”（的术语和概念，对于单元式空调机组，名ＳＣＯＰ）

义工况冷源综合制冷性能系数是指在名义工况下，单元式机组的制冷量与制冷压缩机、送风机、冷却水泵及冷却塔（或风冷式的冷凝风机）等的净输入对于水冷单元式机组需要将“冷能量之比。因此，

却塔和冷却水泵的耗电量附加进水冷单元式空调，机组”对于风冷式单元机组，需要将冷凝风机的耗电量附加进去（实际上风冷式机组的耗电量均已包

①☆

赵丽，女，大学，高级工程师１９７４年１０月生，

北京市南礼士路号北京市建筑设计研究院１０００４５６２

（）８０１０８０４２７６８

：ａｉｌｚｌ０００２９０＠１２６．ｃｏｍＥ－ｍ

收稿日期：２０１０－０５－２１二次修回：２０１１－１２－０８

。括冷凝风机的耗电量）

以《能效标准》中一级能效的机组计算，空调名

ＥＥＲ

风冷式水冷式

２．９　３．３　

机组耗电量／ｋＷ

１９３．１　１６９．６　

冷却塔耗电量／ｋＷ

义制冷量以５见６０ｋＷ的１台机组为例进行比较，表１。

总耗电量／ｋＷ

１９３．１　

１８．５　

１９２．１　

名义工况冷源综合制冷性能系数

２．９０２．９２

表１　名义工况冷源综合制冷性能系数比较

冷却水泵耗电量／ｋＷ

４　

注：风冷式机组的耗电量包括冷凝风机的耗电量。

当考虑了冷却塔和冷却水　　由表１可以看出，

水冷单元式空调机组单机名义泵的耗电量后，

工况冷源综合制冷性能系数仅比风冷式略大一点。当然在实际工程中，可以多台水冷式空调机共用１套冷却水系统，具体算下来，可能水冷式的总耗电量会略比风冷式低，以某会展工程为例：总冷量为１选用２１８００ｋＷ，０台５６０ｋＷ　的机组和３台４根据样本可知，３０ｋＷ的机组，风冷式机组总耗电量为４水冷式机６４３．２ｋＷ，　组总耗电量为３水冷式比风冷式节７９６．２ｋＷ，　

压缩机耗电量／ｋＷ（包括冷凝风机耗电）１７７．２１２２．８　

送风机耗电量／ｋＷ

３０　４４　

电８考虑设６套冷却水系统，冷却塔及４７ｋＷ，则水冷式机组及其冷却水泵耗电量为５６１ｋＷ，配套总耗电量为４共比风冷式节电３５７．２ｋＷ，　２８６ｋＷ，节约的电量占空调总用电量的

可以说是非常小的。６．１５％，

按照一般的理解，水冷式的能效比应该远远大于风冷式，可为什么会出现这样的计算结果呢？笔者又分别比较了相同型号的风冷和水冷机组。还

３

／以８制冷量为５００００ｍｈ风量，６０ｋＷ的机组来　

作比较，结果见表２。

压缩机能效比

３．１６　４．５６　

总耗电量／ｋＷ

２０７．２　１６６．８　

综合能效比ＥＥＲ

２．７０　３．３６　

机外静压／Ｐａ

７００５５０

表２　风冷式与水冷式综合能效比的比较

风冷式水冷式

实际上如果仅比较压缩机的　　由表２可以看出，

能效比，水冷式远大于风冷式（约提高４．５６＞３．１６，。风冷机组的室内机和普通空调箱的了３０．７％）组合段相比后仅是盘管段改换成了蒸发器段，而盘管段和蒸发器段的风侧阻力基本相同，故而风冷机组室内机的送风机耗电量基本等同于相同风量的普通空调箱的耗电量，但因为水冷式空调机组在组合段中增加了热水盘管段，所以增加了风侧的阻力，同时因为设有压缩机段、冷凝器段，使得气流在，机组内流通不畅（需要绕过压缩机段、冷凝器段）故而送风机所需压头增大，这些原因导致了送风机同时所能提供的机外静压仍然的耗电量大大增加，小于风冷式空调机组。

３　空调机房建筑面积比较

关于机组的尺寸，风冷机组的长度和不带冷源的空调箱长度几乎差不多，而水冷单元式空调机组因为在组合段中增加了压缩机段和冷凝器段，一般还要增设热水盘管段，所以机组长度肯定比风冷式机组室内机长。还以５水６０ｋＷ的机组为例比较，冷机比风冷机室内机长度方向上增加了２ｍ，所以说水冷式机组所需室内机房面积比风冷式要大得多占地面积比风冷机组室外机占地面积要小一些。４　对总体建筑环境的影响比较

水冷机组需要配置冷却水系统及冷却水泵房，甚至可能需要设冷却水加药装置，所以管路系统比风冷机组复杂得多，同时冷却塔的位置必须高于水冷单元式室内机，所以冷却塔一般需要放置于建筑屋面，对于一些特殊建筑，冷却塔没有条件设置于屋面，就需要设置闭式冷却塔或增设换热段。这时耗电量就会进一步增加，甚至超过风冷式机组总耗电量。同时还要加大配套的机房建筑面积。

风冷机组室外机既可以放置在室内机之上（一，也可以放置在室内机之般厂家要求高差＜２０ｍ），下（一般可以做到４虽然有一定的限制，０～５０ｍ）但总体来说比水冷机的设置更自由和灵活。

还有一点很重要，风冷式可以做成空气源热泵，即可以同时解决冬季供热的问题。还以上述工程为例，经笔者校核，在－５℃时，空气源热泵实际可提供的热量仍可以满足冬季的最大热负荷。一般对于仅白天使用的临时性负荷而言，即使是寒冷地区，大部分地区也可以保证使用。而水冷式机组则必须要增设热水盘管段才能保证冬季用热要求，。

５　名义工况与实际工况的区别

同时特别需要注意的是名义工况与实际工况众所周知，风冷式机组的冷凝条件是空气的区别，

干球温度，而水冷式机组的冷凝条件是空气湿球温度。要全面分析比较其实际能效比，需要针对当地的气候特征。在干湿球温差较大的地区，水冷式的能效比会大一些。此外，还应该考虑实际使用时段与干湿球温度全日内变化的关系。故而在实际应用中还要考虑当地的气候特征及实际使用时段与干湿球温度全日内变化的关系确定实际工况的冷源综合制冷性能系数。因各地气候条件差异较大，工程中应根据当地气候条件作实际工况下的冷源综合制冷性能系数比较。

６　分散式单元空调机组与集中冷源的常规空调比较

机组耗电量／ｋＷ

风冷单元式４６４３．２　　水冷单元式３７９６．２　　

采用分散式单元空调机组总用在工程实际中，

电量肯定会比采用集中冷源的常规空调有所增加，甲方一般会要求给出总用电量增加的百分率，现以上述工程为例对分散式单元空调机组与集中冷源的常规空调作简单的对比，上述工程如采用集中冷源，选用２台４９２２ｋＷ的离心机和１台１９２０ｋＷ　　的螺杆机，并以此组合来选择配套的冷水泵、冷却塔、冷却水泵等设备。

分散式单元空调机组与集中冷源的常规空调的比较详见表３，其中名义工况综合能效比＝名义制冷量／名义制冷量下制冷及传输的能源消耗量，集中式系统的名义制冷量下制冷及传输的能源消耗量分仅考虑水系统传输能耗和考虑风系统传输能耗两种。

表３　分散式单元空调机组与集中冷源的常规空调比较

机房总耗电量／空调总耗电量／名义工况综合能效比１名义工况综合能效比２ｋＷｋＷ

４６４３．２４６４３．２２．５４２．５４　　　　　４４６８．２４５３４．２２．６４２．６０　　

（（（（仅考虑冷却水输送能耗）考虑热水泵）仅考虑冷却水输送能耗）考虑热水泵）

集中式　　２１８７　２９００　３９１１　４．０６８３．０２　　　

（）（）（）（）（仅考虑冷水机组仅考虑输送能耗考虑末端空调箱及热水泵仅考虑水系统输送能耗考虑末端空调箱及热水泵）

风冷单元式空调机组总用电　　由表３可以发现，

量比集中式空调系统用电量增加了１８．７％左右，水冷单元式空调机组总用电量比集中式空调系统用电量增加了１６．２％左右。但因为该展览区域其如果把空调用电量计入建筑物他用电量也非常大，

总用电量中，则采用风冷单元式空调机组时建筑物总用电量比采用集中式空调系统时建筑物总用电量的增加率又会降低，相应地电气专业的变压器总装机容量增加较少。

７　结论

根据以上的分析，风冷分散式、水冷分散式和集中式空调系统的优缺点比较见表４。

对于冷热负荷具有临时性、峰谷差大且峰值高

表４　风冷分散式、水冷分散式和集中式

空调系统的优缺点比较

总耗电量／综合能部分负荷初投资使用灵运行

效比效率活性费用ｋＷ

风冷分散式水冷分散式集中式　　

４６４３．２６９　　２．４４６８．２８０　　２．３９１１　　

１２４９０　

高高低

高高低

高高差

低低高

随用随开，避免集中系统部分负荷时效率低、输送可有效降低运行费用。但总用电量能耗高的缺点，

增加，所需变压器容量增加，且初投资比集中式冷源高。在分散式冷源中，风冷式则因为空调机房面积小、对建筑的要求低、同时还可以提供冬季热水、系统简单且运行管理方便、系统控制更加容易、以及对建筑的适应性较强这些优点，在实际的工程使

（上接第６４页）

的空调区域，分散式冷源可以灵活适应各种形式，用中应该会有更好的发展前景。

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