风冷热泵式与水冷式单元空调机组的比较
北京市建筑设计研究院赵丽
【摘要】本文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，在引入了综合能效比的基础上进行比较，同时也对分散式空调系统和集中式空调系统做一个简单的对比，指出了对于大型公共建筑中冷热负荷具有临时性、峰谷差大且峰值高的空调区域，分散式风冷热泵式单元空调机组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、输送能耗高的缺点，可有效降低运行费用。
【关键词】分散型空调、风冷单元式空调机组、水冷单元式空调机组、综合能效比。
make a comparison between Air-cooled heat pump unit and water-cooled
air-conditioner
By zhao li
【Abstract】This paper compared the advantages and disadvantages of Air-cooled heat pump unit and Water-cooled air-conditioner , it also compared the advantages and disadvantages of central air-conditioning system and Distributed air-conditioning system Based on calculations of engineering design examples,point out that Air-cooled heat pump unit is more marketability to the area with temporality Air conditioning loads.
【Keywords】Distributed air-conditioning system Air-cooled heat pump unit Water-cooled air-conditioner energy efficiency ratio of air conditioning system
在一些大型公共建筑中，经常会设有一些区域（如大型会展建筑的展厅部分），该部分功能
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时，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、输送能耗高的缺点，可有效降低运行费用。分散冷源按冷却方式可
分为风冷式和水冷式。
下面分别从不同方面比较风冷式和水冷式机组的优缺点，同时也对分散式空调系统和集中式
空调系统做一个简单的对比。
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。根据国家标准《单元
式空调机能效限定值及能源效率等级》（GB19576-2004）[以下简称《能效标准》]所定义的性能系数范围，接风管式的水冷机比风冷机在名义制冷量时能效比（EER）平均增大0.4。但因为水冷单元式空调机组需集中设置冷却塔和冷却水泵，为这些末端提供冷却水。冷却塔和冷却水泵也需要消耗部分电力，所以仅比较机组的能效比显然是不准确的，也是不公平的。此时需要引入综合能效比的概念，所谓综合能效比就是把冷却塔和冷却水泵的耗电量附加进水冷单元式空调机组，得出的能效比，即：综合能效比=名义制冷量/(水冷单元式空调机组耗电量+冷却塔和冷却水泵的耗电量)
2、综合能效比比较
以《能效标准》中一级能效的机组计算，空调名义制冷量以560KW的一台机组为例比较如下：
EER （W/W）机组耗电量
（KW）
冷却塔耗电
量（KW）
冷却水泵耗
电量（KW）
总耗电量
（KW）
综合能效比
（W/W）
风冷式 2.9 193.1 / / 193.1 2.9
水冷式 3.3 169.6 4 18.5 192.1 2.92 由上面的计算可以看出，当考虑了冷却塔和冷却水泵的耗电量后，水冷单元式空调机组单机综合能效比比风冷式能效比增加量是非常小的。当然对于实际工程中，可以多台水冷式空调机公用一套冷却水系统，具体算下来，可能水冷式的总耗电量会略比风冷式低，以笔者目前的某会展工程为例：总冷量为：11800Kw，选用20台560Kw的机组和3台430Kw的机组，按照实际厂家样本选型：风冷式机组耗电量为4643.2Kw，水冷式机组耗电量为3796.2Kw，先比较一下机组的耗电量，水冷式比风冷式节电847Kw，考虑设6套冷却水系统，冷却塔及冷却水泵共计耗电量为561Kw，则水冷式机组及其配套总耗电量为4357.2Kw，共比风冷式节电286Kw，节约的电量占空调总用电量的6.15%。可以说是非常小的。
按照咱们一般的理解，水冷的能效比应该远远大于风冷的能效比，可为什么会出现现在计算出来的结果呢？笔者又分别比较了相同型号的风冷和水冷机组。
还以80000m3/h风量，制冷量为560kw的机组来作比较，
压缩机耗电量
（KW）送风机耗电
量（KW）
压缩机能效
比（W/W）
总耗电量
（KW）
综合能效比
EER（W/W）
机外静压
（Pa）
风冷式177.2 30 3.16 207.2 2.7 700 水冷式122.8 44 4.56 166.8 3.36 550 由上表可以看出，实际上如果仅比较压缩机的能效比，水冷式远远大于风冷式，（4.56>3.16，约提高了30.7 %），风冷机组的室内机和普通空调箱的组合段对比后发现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，使得气流在机组内气流不畅（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的耗电量大大增加了，同时所能提供的机外静压还仍然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，风冷机组室内机实际上，如前所述就相当于把普通空调箱的盘管段改换成了蒸发器段，所以机组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560Kw的机组为例比较，水冷机比风冷机组室内机长度方向上增加了2m长，所以说水冷式机组所需室内机房面积比风冷式要大的多。
但水冷单元式空调机组没有室外机，其冷却塔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
水冷机组需要配置一套冷却水系统，还需要配有冷却水泵房，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的多，同时冷却塔的位置必须高于水冷式单元室内机，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的情况下，就需要设置闭式冷却塔或增设换热。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。
风冷机组室外机即可以放置在室内机之上（一般厂家要求高差<20m），也可以放置在室内机之下（一般可以做到40~50m）,虽然也有一定的限制，但总体来说比水冷机的设置更为自由和灵活。
还有一点很重要，风冷式可以做成风冷热泵式，即可以同时解决冬季供热的问题，还以刚才的工程为例，经笔者校核，在-5℃时，风冷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，需要引入市政热力的换热站或没有市政热力时还需要增设锅炉房。因此对建筑整体影响较大。
5、分散式冷源与集中式冷源的比较
上述工程如采用集中冷源，选用两台4922Kw的离心机和一台1920Kw的螺杆机，并以此组合来选择机组配套的冷冻水泵、冷却塔、冷却水泵等配套设备。
分散式冷源与集中式冷源的综合能效比比较详见下表：
机组耗电量（KW）机房总耗电量
（KW）
空调总耗电量
（KW）
综合能效比1
（集中式仅考
虑输送能耗）
（W/W）
综合能效比2
（集中式考虑
末端空调箱）
（W/W）
风冷单元式4643.2 4643.2 4643.2 2.54 2.54
水冷单元式3796.2 4468.2
（仅考虑冷却水
输送能耗）
4534.2
（考虑热水泵）
2.64
（仅考虑冷却水
输送能耗）
2.60
（考虑热水泵）
集中式2187
（仅考虑冷水
机组）
2900
（仅考虑输送能
耗）
3911
（考虑末端空调
箱及热水泵）
4.068
（仅考虑输送能
耗）
3.02
（考虑末端空调
箱及热水泵）
由上表可以发现，分散式冷源用电量比集中式空调系统大，大约空调用电量增加了15%左右。但因为该展览区域其他用电量也非常的大，把增加的空调用电量计入总用电量中，则用电量的增加率又会降低。那么对电气的影响也会降低。
6、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下表：
总耗电量（KW）综合能效比
（W/W）
部分负荷效率初投资使用灵活性运行费用
风冷分散式4643.2 2.69 高高高低
水冷分散式4468.2 2.80 高高高低集中式3911 3.02 低低差高对于冷热负荷具有临时性、峰谷差大且峰值高的空调区域，分散式冷源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、输送能耗高的缺点，可有效降低运行费用。但因为总用电量增加，所需变压器容量增加，则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建筑小，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，系统控制更加容易的这些优点，故而对建筑的适应性比较强，在实际的工程使用中应该会有更好的发展前景。