空调系统研究的意义和背景（理论与现实意义）

龚宇烈 马伟斌

（中国科学院广州能源研究所）

摘要：本文介绍了一种用于开发中低温地热资源的吸收制冷技术——热水型两级溴化锂吸收制冷技术。测试数据表明，在热源温度为63～65℃时，制冷机性能系数仍可稳定在0.38～0.42。与原有电压缩制冷空调系统相比，地热制冷空调系统可节省电力约62%。整个系统的投资回收期不到4年，具有较高的实用价值和市场前景。

1 引言

地热是一种洁净的可再生能源。它具有热流密度大、容易收集和输送、参数稳定（流量、温度）、使用方便等优点。地热不仅是一种矿产资源，同时，也是宝贵的旅游资源和水资源，已成为各地争相开发利用的热点。

我国中低温地热资源的利用在局部地区取得了良好的效果，如北京市和天津市利用地热水进行冬季供暖［1，2］，为减少化石燃料的使用，改善两市的大气环境产生了良好的效果。但与国外一些发达国家相比，我国的地热开发利用不论从总量和利用水平上都存在一定的差距。除高温资源用于发电外，大部分中低温地热资源的利用仍停留在简单的、原始的利用方式，特别是许多地热点附近的旅游宾馆在利用70～90℃的地热水时，往往要靠自然冷却将温度降低到50℃以下用于洗浴和理疗，使大量热能白白浪费掉。

近年来，广东地区围绕着地热点兴建了许多旅游度假村，投资商对于地热资源的合理开发利用投入了极大的兴趣。结合着旅游度假村自身的需求，利用热水型两级溴化锂吸收制冷机［3，4，5］充分利用70℃以上的地热资源，向建筑物提供制冷空调。利用后的地热水（60℃）可依次用于农副产品干燥、洗浴、养殖等方面，实现地热资源的梯级综合利用，同时也促进了当地旅游业和农业经济的发展。

2 热水型两级溴化锂吸收制冷机的制冷原理

两级溴化锂吸收制冷循环系统由蒸发器、低压吸收器、高压吸收器、低压发生器、高压发生器、冷凝器、低压溶液热交换器、高压溶液热交换器、溶液循环泵和冷剂泵组成，如图1所示。

制冷过程可分为三个过程：①制冷剂循环（实线表示）；②低压级溶液循环（虚线表示）；③高压级溶液循环（折线表示）。从蒸发器E出来的低压冷剂蒸汽在低压吸收器Al内被溶液吸收，经过低压级溶液循环在低压发生器Gl蒸发出冷剂蒸汽，被高压吸收器Ah内溶液吸收，再经过高压级溶液循环在高压发生器Gh蒸发出高压冷剂蒸汽，进入冷凝器K放热，之后经过节流阀（U形管）降温降压后进入蒸发器E，向建筑物提供空调冷负荷。

图1 两级溴化锂吸收制冷原理图

与传统的单级吸收式制冷机相比，两级吸收式制冷机增加了高压吸收器和低压发生器，增加的目的是在相同的环境条件下，当地热水温度较低时可获得同样低温的冷冻水。

3 热水型两级溴化锂吸收制冷机的性能系数

两级溴化锂吸收制冷机制冷量为Qo，高压发生器和低压发生器从地热水中吸收的热量为Qhg和Qlg，则制冷机性能系数为：

浅层地热能：全国地热（浅层地热能）开发利用现场经验交流会论文集

从上式可知，在两级溴化锂吸收制冷机中，发生器输入二份热量得到一份冷量，因此，两级溴化锂吸收制冷机的实际性能系数COP约为0.4。

4 工程应用实例

2002年由中国科学院广州能源研究所完成的国内第一套实用型地热制冷空调系统，于当年投入运行。该系统建在广东省梅州市五华热矿泥山庄中，利用70℃左右的地热水为热源，制取9℃的冷冻水，用于热矿泥山庄咖啡厅和休息室的空调。

4.1 地热制冷空调系统组成

系统主要由热水型两级溴化锂吸收制冷机、冷冻水循环泵、深井泵、地热水循环泵、板式换热器、热水循环泵、冷却水循环泵、冷却塔、控制箱和连接管道、空调末端设备等组成。系统如图2所示。该系统使用的地热井出水温度70～75℃，输入换热器水量20m3/h。系统生产出的冷冻水流量15.2m3/h，通过冷冻水泵分别输送到休息室和咖啡厅风机盘管提供空调，其中休息室冷冻水流量4.7m3/h，咖啡厅冷冻水流量10.5m3/h，两路冷冻水回水合并后送入制冷机循环。

图2 100kW地热制冷空调系统

4.2 系统主要参数

地热制冷系统的主要参数如表1所示：

表1 地热制冷系统主要参数

4.3 系统测试数据分析

热水、冷却水、冷冻水是吸收式制冷机与外界交换的三种介质，这三种介质的参数直接影响到制冷机的制冷能力。为了研究低温地热热水驱动两级吸收式制冷机用于空调的运行工况，对系统进行了详细的测试和分析。

从图3中可以看出，制冷机热源温度基本稳定在63～65℃，其稳定性决定了制冷机输出冷冻水温度以及性能系数的稳定性。虽然地热温度偏低，但制冷机性能系数仍然保持在0.38～0.42。

图3 地热制冷空调运行曲线

4.4 系统经济性分析

以下给出地热制冷空调系统与原有空调系统的比较，如表2所示。地热制冷空调系统与原有空调系统相比，减少输入功率为27.35kW，年节约电费5.51万元，显示了良好的节能特性。地热制冷空调系统需增加一次性投资为人民币21万元，以全年空调时间为7个月计算，地热制冷空调系统多投资部分不到4年即可收回。

表2 地热制冷空调系统经济性分析

5 结语

中国地热资源一个显著特点是资源丰富而分布不均匀，大部分地热分布在农村等一些偏远地区，以往这部分资源都得不到很好的利用。随着农村城镇化道路的进行，合理开发地热这一得天独厚的自然资源，发展旅游业、养殖业等一些相关产业，对于振兴农村经济、带动农民致富、加速农村小康建设具有重要意义。

热水型两级溴化锂吸收制冷技术有效地利用了中低温地热资源（70～90℃），已经成为地热资源梯级综合利用过程中非常重要的环节。随着地热点附近旅游度假村的兴建，这项技术必将得到很好的应用。

参考文献

［1］刘延忠，谢桂寅.发展具有我国首都特色的地热事业.北京地质.1995，（2）：1～5

［2］王祖伟.天津市地热资源利用现状及发展对策.国土与自然资源研究，2000，（3）：50～51

［3］夏文慧，马伟斌等.新型的低温热水制冷机.制冷，1996，（2）：1～6

［4］马伟斌，夏文慧等.热水型溴化锂两级吸收式制冷机在工业中的应用.制冷，1998，（4）：37～40

［5］Ma W B，Deng S M.Theoretical analysis of low⁃temperature hot source driven two⁃stage LiBr/H2O absorption refrigeration system，Int.J.Refrig，Vol.19，No.2

一、 引言

本校学生因近日天气炎热，每天上课难以静心，晚上睡觉宿舍实在燥热以致难以入睡，通过微博、QQ、微信等各种媒介向外界传递了按装空调的强烈意愿，并借此向校长表达了安装空调的心声。该事件得到了社会各界的广泛关注，被海南各大媒体争相报道，引起了巨大的反响，如今校领导已对此事展开了调查与研究。

二、项目名称：购买及安装空调

主办单位： 海南大学

法人代表： 李建保

项目负责人：

学校地址：海南省海口市美兰区人民大道58号

三、项目申请理由

1.海南省是中国唯一一个全省全部位于热带的省份，由于地理位置特殊的原因，每年到5-10月份天气异常炎热，且海南大学是海南省唯一一所“211”高校，为了贯彻执行学校全心全意为同学服务的宗旨，为了给同学创造一个良好的学习环境，为了提高办学质量与学校声誉，因此此事应当着重考虑。

2.对比省外其它高校，都已纷纷在与本校类似的原因下，许多高校已经同意且贯彻执行了为学生宿舍装空调的相关事项，因此，本校在教学资金充足的情况下，可以对此事进行调研。

四、原辅材料及电的供应安排

1.海口市比邻广东省，广东省是全国货物加工与制造的领头省份，可为学校第一时间提供货源，空调的购买已经是十分方便，不用担心供货的问题，且海口市各大电器专卖店均匀足够的货可供提供。

2.海南大学作为一个事业单位，所用的'电是海口市供电局特批的负荷，经海口市供电局派人调查，结果是现给海南大学的供电量完全可以另在外支撑4000-5000台空调的用电量，因此不必担忧供电部门所供电路负荷不够的问题。

五、项目经费的预算

1.空调采购费用

全校(现仅考虑海甸校区)共有27栋学生宿舍楼，除去海外留学生公寓已装空调外，共计26栋宿舍楼未装空调，平均每栋楼德宿舍房间在350个左右，每台空调价格在2500左右，故空调采购费用大概在230万左右。

2.装修费及牵拉电线费用

考虑到如今购买空调的售后服务比较到位，在购买空调后一般厂家会免费为客户安装，所以对于这部分的费用保守估计在20万左右。

因此，本项目预计费用在250万左右(仅考虑海甸校区)，该开支对于一个享受国家教育局财政补贴的“211”高校来说是可以接受的，故在经济开支上具有可行性。

六、安装空调后对学生的影响分析

1.势必会增加学生的住宿费

由于学校部分宿舍电路严重老化，不能承担起过大用电负荷，因此学校必须进行电路整修，故会增加学生住宿的费用，关于学校安装空调相关事项的一份调查问卷显示，七成学生表示愿意接受增加每年200元住宿费。

2.势必会增加每个宿舍的用电费

一台空调的一般功率在1000W左右，每天按开10个小时，学校电费是每度0.6元，因此每间宿舍每月要增加180元，考虑到只是天气最炎热的月份启用空调，并且该费用是由宿舍平摊的，所以，关于学校安装空调的相关事项的一份调查问卷显示超过八成学生愿意接受额外增加的电费。

七、对于该项目校方的意见

经过校领导仔细研究考虑后，最终同意为学校安装空调，并鉴于今日天气酷热，学校决定开放教学楼已安装空调的教室作为自习室，并全天开空调来缓解炎热的天气。

八、项目实施进度安排

学校表示对于海甸校区学校将首先对食堂、餐厅、图书馆等公共场所先安装空调，并拟定先对3、5、19栋宿舍楼安装空调，并逐步对全校宿舍楼进行安装，同时兼顾儋州、城西校区。如今学校部分餐厅已经安装上了空调，学校拟定于在今年暑假对期间对部分宿舍楼进行电路整改，计划到明年5月份完成对全校宿舍楼安装空调的相关事项。

九、不确定性分析

1.对于电路整改的不到位

电路的老化是安装空调的一个障碍，鉴于完成大部分宿舍楼的电路整改并非易事，因此校方应督导此事的进行，并成立督查小组对此事进行监督。

2.相关负责人对于采购空调的不顺利

空调的供应不是问题，但对于谈判一个合理的价格就需要相关项目负责人奔波劳碌，因此再找到一个适合的供应商之前，可能会花费一些时间，导致项目最终落成日期的延迟。

海南大学经管学院

对于学校安装空调可行性研究项目小组

2016年6月21日

“暖通”是建筑设计中工种的一个分类的名称。 在我国的建筑行业，一直以“建筑设计院”牵头。一个建筑项目确立之后，首先由某个建筑设计院进行总体设计。 建筑的总体设计包括许多分项，一般如下：建筑设计，结构设计，基础设计，电力（强、弱电）设计，给排水设计，暖通设计，配套园林绿化景观设计等等。 暖通设计（如果该项目需要）是指该项目中的所需要的“空气调节系统”简称“空调系统”。一般“空调系统”包括制冷供暖系统，新风系统，排风（排油烟）系统等的综合设计。 所以说“暖通”从功能上说是建筑的一个组成部分。从建筑设计来说，他是建筑设计的一个分项。并不是单指“空调”。

得给出更具体的研究内容

研究的是。

1、研究空调、通风及电梯工程现状、背景、建设的必要性。

2、研究分析空调、通风及电梯工程建设条件。

3、提出空调、通风及电梯工程建设规模和建设方案。

4、估算建设投资和提出资金筹措方案。

5、综合分析项目环境保护、劳动安全卫生与消防、项目组织管理、实施进度。

6、分析社会效益。