华东理工大学奉贤校区教师公寓1

华东理工大学奉贤校区教师公寓

空调改造设想

华东理工大学奉贤校区教师公寓是1幢七层楼的建筑，其建筑面积为6463平方米。公寓内设有210个单人间，使用面积约14m2，9

个标准间（双人），使用面积约20m2；单人房内配备有1匹（2250w）分体式空调（日立牌）一台，双人房内配有1.5匹（3200w）分体式空调（日立牌）一台。每个房间均设有盥洗室，内有淋浴和洗脸盆。教师公寓提供的是宾馆式服务，平时入住率不高，但在开学时或有培训时，教师公寓基本住满。公寓内的生活热水是由安置在屋顶上的太阳能热水系统提供的。

一、存在的问题

教师公寓从2007年使用至今，存在一些问题，给学校带来些许困扰，教师也意见颇多。主要表现为：

1、冬季采暖不够暖，夏季纳凉不够凉。室内的温度没有达到舒适的要求，引来教师意见颇大。矛盾突出的是标准房，由于空调能量不够，在冬、夏两季均不能满足需求；单人间的情况尚可，只是在冬季，空调的制热效果差。

2、室外机噪声很大，扰得有些房间教师不能休息。

二、空调改造设想

目前，在楼宇空调设置方面，大致采用的形式有：分体式空调（分

房间单个安装）、中央空调、VRV局部中央空调等。但每种形式均有其利弊，应根据实际需求予以选择。

方案一：采用中央空调。

在中央空调中，有土壤源热泵（地源热泵）中央空调系统、能源塔热泵中央空调系统、冷却水机组中央空调系统等。若选择中央空调，我司推荐选用节能性的中央空调系统，如：土壤源热泵（地源热泵）中央空调系统、能源塔热泵中央空调系统。冷却水机组中央空调系统，在制热方面，需要增加热水锅炉。热水锅炉可以是燃气、燃油的，也可以是电锅炉。

土壤源热泵（地源热泵）中央空调系统

原理简介：

土壤源热泵是以土壤为介质进行蓄冷或蓄热，在冬季作为热泵供暖的热源和夏季制冷的冷源，即在冬季，把地源介质中的热量“吸取”出来，提高循环介质温度后，供采暖之需；夏季，把室内的热量取出来，释放到地源介质中去，由地源介质将其储存。

节能效果：

由于土壤源系统通过地下埋管水循环使用，无损耗也不提取地下水，因此也不会造成地层沉降。主机占地面积比传统方式大大减少，可放置在地下室等空间。

与锅炉（电、燃料）和空气源热泵的供热系统相比，地源热泵具有明显的优势。锅炉供热只能将90～98%的电能或70～90%的燃料内能转化为热量，供用户使用。而地源热泵的能效比在4以上，因此，地源热泵要比电锅炉加热节省三分之二以上的电能，比燃料锅炉节省

二分之一以上的能量。由于地源热泵的制冷、制热系数可达4.5～5，与传统的空气源热泵相比，要高出25%左右；其运行费用为普通中央空调的20～30%。随着对空调节能、环保、高效、无污染的要求越来越高的前提下，在国内包括上海有很多工程在使用或正在实施期间。

改造成本：

地源热泵中央空调改造成本较高，改造费用估计约267万元，详见下表：

施工条件：

1、需在400平方米的草坪上钻200个深40～50米的埋管井，井内埋好管道后再回土种草，埋管草坪上不能搭建任何建筑和大型植被；

2、在配电房旁边建造100～150平方米空调主机房；

3、开挖教师公寓楼旁道路建管道地沟，铺设空调水管到楼内；

4、楼内各层铺设空调水管及保温；

5、每个房间内安装风机盘管及温度控制器；

6、每个房间内走道吊顶装饰。

能源塔热泵中央空调系统

原理简介：

能源塔热泵机组冬季使用的热源,是相对湿度较高的空气中的低品位热能，蒸发压力稳定度和蒸发温度都高于风冷热泵，使得能源塔热泵机组比风冷热泵机组有更宽的运行及适用范围；能源塔热泵机组夏季使用的能源塔有足够的蒸发面积可承受瞬间高峰空调余热负荷，冷却水温低，效率高。全年运行与风冷热泵比较，机组能耗小，磨损轻，寿命长。

节能效果：

冬季，无结霜困扰，能源塔提取低品位能的性能相对比风冷热泵稳定。整个冬季机组的平均能效比在3.5以上。

夏季，由于能源塔是按照冬季提取显热负荷能力设计的，起到高效冷却塔的作用，换热效率更高。机组的平均能效比在4.5以上，节能效果显著。

由于能源塔采用了特殊结构设计，冬季载体循环提取低品位热能，有效地提取了湿空气中蕴含的巨大能量，利用的是可再生能源，首先大大降低一次能源的消耗，其次大大降低废水、废气、废渣等污染物

的排放，环境保护作用突出。

能源塔热泵机组系统适用于室外湿球温度高于-9℃以上长江周围及其以南地区。在不具备使用水源热泵或者地源热泵条件的南方地区，可以选择能源塔热泵系统，也是代替风冷热泵的最佳选择。

改造成本：

能源塔热泵中央空调系统，改造成本较地源热泵略低些，约222万元，详见下表：

施工条件：

1、在配电房旁边建造100～150平方米空调主机房；

2、空调主机房上安装能源塔；

3、开挖教师公寓楼旁道路建管道地沟，铺设空调水管到楼内；

4、楼内各层铺设空调水管及保温；

5、房间内安装风机盘管及温度控制器；

6、房间内走道吊顶装饰。

与地源热泵相比，则省去了在草坪上钻埋管井的工程。

方案二：更换大功率分体式空调。

原理简介：

分体式空调的制热原理是将室外的热量移到室内，电热丝的能效比只能达到1:1，即消耗1千瓦的电力，产生1千瓦的热能。空调在所有制热产品中的能效比最高，可以达到1:3左右，即消耗1千瓦的电力，能够移动3千瓦左右的热量。空调制热时，气体氟利昂被压缩机加压，成为高温高压气体，进入室内机的换热器（此时为冷凝器），冷凝液化放热，成为液体，同时将室内空气加热，从而达到提高室内温度的目的。

目前市场上供应的热泵型节能空调，均采用中温型的压缩机。由于分体式空调冬季制热是将室外的热量移到室内，室外机在环境温度5℃以下时，非常易结霜，此时，空调机就处于常化霜状态，也就不

制热了，这样就大大降低了效率。因此，一般在配置分体式空调机时需选择大一些功率。即可将原先配置的1匹机放大至1.5匹，原先的1.5匹机，则放大至2匹机。

改造成本：

更换大功率分体式空调的改造成本较低，除了机器的购置费用84万元外，可能再考虑一些拆装费即可。更换费用见下表：

施工条件：

1、拆除原有挂壁式空调；

2、安装新的大功率挂壁式空调。

方案三：采用壁挂（地毯）式碳纤维远红外散热器。

跟据教师公寓目前的情况：单人间在夏季制冷的情况尚可，基本可满足需求，只是在冬季较冷的情况下，不能满足需求。目前市场上有新型的、节能的碳纤维远红外散热器产品。

原理简介：

碳纤维取暖原理是利用电力通过碳纤维分子活动振荡做布朗运动取得热量。电子间的撞击和摩擦产生热量，穿透介质；整个发热过程无声、无光、无污染，是名副其实的绿色产品。这种取暖方式充分

利用了热量的三种传播方式，即：热传导，热对流和热辐射。

碳纤维是用天然纤维或人造有机化学纤维经过碳化制成。其主要成分由碳原子组成。碳纤维另一引人注目的结构是具有发达的比表面积，丰富的微孔径。由碳纤维材料做成的发热元件，其电热转换效率高达98%以上。具有性能稳定，安全可靠，环保节电，经济实用等特点，其发热材料寿命长达50年以上。采用多层同轴结构，其中有一层编织铜丝层，它既起到了屏蔽作用，又起到了均热、提高发热电缆弯曲柔韧性的作用。具有多层绝缘保护，其中碳纤维发热材料的外层护套是耐高温的F46材料，热稳定性好。碳纤维还是一种有源红外材料，自身通电后就能辐射出易于人体吸收的远红外（波长4～12um）。当对人体进行供暖时，人的感觉就像处于舒适温暖的阳光中一样。远红外线是医疗界公认健康理疗的频谱光波，它对人体深层细胞适度共振共鸣起到消除疲劳，暖身通络、加速血液循环、活化组织细胞、促进新陈代谢，提高人体免疫力等功效，有效预防和辅助治疗人体因微循环障碍引起的各种疾病（如风寒、风湿、类风湿等）。所以用碳纤维系列产品将是传统供暖的替代品。

碳纤维一般应用于比较高端的产品，是很多军方技术中普遍应用的产品，在国外发达国家采暖应用中普遍应用于地板采暖，瑜伽暖房等节能工程。其特点是：吸附容量大。对有机气体恶臭、腥臭物质（NO、NO2、SO2、H2S、NH3、CO、CO2）吸附量比颗粒和粉状活性碳大20～30倍；吸附速度快。对气体的吸附一般在数十秒至数分钟达到吸附平衡，比GAC高2～3个数量级；耐温性能好。在惰性气体中耐高温1000℃以上，在空气中着火点达500℃。在300℃的连续高温中能够

保障30000小时的使用寿命；耐酸、耐碱，具有良好的导电性能和化学稳定性；灰份少。其灰份含量仅为GAC 的十分之一，对回收物质的催化作用小。

改造成本：

壁挂（地毯）式碳纤维远红外散热器的改造成本约35万元，见下表：

施工条件：

1

、室内墙上安装壁挂式碳纤维远红外散热器或铺设地毯式碳纤

维远红外散热器。

2、将原空调室外机加装减震垫，调整压缩机的平衡，降低噪声。

三、综合分析

1、地源热泵空调系统占地面积较大，且草坪不能有其他利用；且工程浩大，改造成本较高；运行管理须专业人员，管埋井维护成本高；其优势是：能源转化效率高、运行成本低。

2、能源塔热泵空调系统占地面积一般，工程较大，投资较大，运行管理须专业人员，相对设备维护成本较低。同样室内管道铺设工作量较大，需停业改造。效率较高、运行成本低。

3、更换大功率的分体式空调，虽然改造工作量较小，投资也少。但在极端天气下，环境温度低于5℃以下时，还是不能根本的解决化霜时间长的问题。

4、安装壁挂式碳纤维远红外散热器或铺设地毯式碳纤维远红外散热器，改造工作量虽小，投资也少，但缺点是加热速度较慢，需提前开启预热房间。

我司建议：若夏季使用矛盾不大的情况下，采用方案三：安装壁挂式碳纤维远红外散热器或铺设地毯式碳纤维远红外散热器，可达到省时、省力、省钱的目的。

上海高后科技服务有限公司

2012年4月13日