山西太原某辦公樓空調系統冷熱源方案分析

程權

(山西省建筑設計研究院，山西太原 030013)

1 空調冷熱源設計方案

方案1：兩臺100.0萬大卡/h螺桿式冷水機組+集中供熱。

方案2：兩臺60.0萬大卡/h螺桿式冷水機組+冰蓄冷+集中供熱。

方案3：兩臺100.0萬大卡/h直燃型溴化鋰冷熱水機組。

2 三種空調冷熱源方式的優缺點

2.1 方案1

1)雙螺桿式冷水機組的COP(制冷量與耗電量比值，衡量制冷效率的指標)值為5.0左右，制冷效率高。2)雙螺桿式冷水機組在冬季不工作，為機組的保養和檢修提供了便利，有利于提高運行壽命。3)雙螺桿式冷水機組冷媒可采用R134a，完全能夠達到綠色環保的要求。4)雙螺桿式冷水機組采用滑閥進行容量控制，能在10%～100%負荷內進行無級調節，從而保證最大的系統節能效果。5)冬季熱源采用集中供熱，高溫水經換熱器后提供空調系統。熱源穩定，使用安全系數高。6)由于沒有煙道，對建筑立面效果沒有影響。7)初投資較少，運行費用同方案2基本相當(詳細分析見后面經濟性分析)。

2.2 方案2

1)雙螺桿式冷水機組的COP(制冷量與耗電量比值，衡量制冷效率的指標)值為5.0左右，制冷效率高。2)雙螺桿式冷水機組在冬季不工作，為機組的保養和檢修提供了便利，有利于提高運行壽命。3)雙螺桿式冷水機組冷媒可采用R22，能夠達到綠色環保的要求。4)雙螺桿式冷水機組采用滑閥進行容量控制，能在10%～100%負荷內進行無級調節，從而保證最大的系統節能效果。5)冬季熱源采用集中供熱，高溫水經換熱器后提供空調系統。熱源穩定，使用安全系數高。6)由于沒有煙道，對建筑立面效果沒有影響。7)由于采用了冰蓄冷技術，空調的出水溫度低、制冷效果好、降溫速度快。空調環境相對濕度較低，空調品質提高，有利于防止中央空調綜合癥。8)由于采用了冰蓄冷技術，初投資增加了設備，因此總的投資多;同時，由于采用了冰蓄冷技術，晚間蓄冷，白天制冷，充分利用峰谷電差，使運行費用成為三種方案中最少的(詳細分析見后面經濟性分析)。9)由于我市高峰季節用電緊張，尤其是用電量的峰谷差很大，因此供電單位鼓勵用電用戶“避峰”，本方案達到了用電“削峰添谷”的作用，十分符合國家各種節能政策。

2.3 方案3

1)直燃式溴化鋰機組的COP(制冷量與耗熱量比值，衡量制冷效率的指標)值為1.3左右，制冷效率低。2)直燃式溴化鋰機組全年運行，保養和檢修時間較短。3)直燃式溴化鋰機組能夠達到節電的目的，但不能節能，效率低造成了其耗能(人工煤氣或天然氣)較大。4)直燃式溴化鋰機組也能在10%～100%負荷內進行無級調節，從而保證最大的系統節能效果。5)直燃式溴化鋰機組的煙氣排放既造成了污染，也一定程度的影響了建筑的立面效果。6)初投資較高，但運行費用較方案1少(詳細分析見后面經濟性分析)。

3 各項設計參數(太原地區)

1)電力增容費：330元/kVA，變配電設備費：220元/kVA。

2)電價(高峰用電)：1.046元/(kW·h)，電價(低谷用電)：0.300元/(kW·h)。

3)直燃機煤氣價(煤氣公司提供)：冬季為0.9元/(N·m3)，夏季為0.8元/(N·m3)。

4)水價：4.35元/m3。

5)制冷期：100 d/年。

6)采暖期：150 d/年。

7)滿負荷運行率：0.4。

8)集中供熱收費：0.35元/(m2·月)。

9)水、電、煤氣價格僅作為參考。

4 三種設計方案經濟性分析

1)初投資分析(僅列出機房費用，作為方案比較使用)見表1。

表1 初投資分析結果 萬元

初投資費用合計：

方案1：130+60+110+20.5+13.7=334.2萬元。

方案2：80+50+110+110+16.9+11.2=378.1萬元。

方案3：210+65+6.6+4.4+45+5=336.0萬元。

2)冷凍機房運行費用比較。

方案1：夏季滿負荷運行耗電量620 kW;耗水量1.2 t/h。

每小時運行費用：620×1.046+1.2×13=664.12元。

一個夏季運行費用：664.12×100×10×0.4=26.60萬元。

冬季滿負荷運行耗電量62.0 kW。

一個冬季運行費用：62×1.046×150×8+4.5×18 300×150= 48.80萬元。

全年運行費用：26.60+48.40=75.00萬元。

方案2：夏季滿負荷運行耗電量480 kW，晚間蓄冰運行耗電量340 kW;耗水量1.2 t/h。

每小時運行費用：白天：480×1.046+1.2×13=503.64元。

晚間：340×0.3=102.0。

一個夏季運行費用：503.64×100×10×0.3+102×100×10× 0.4=19.18萬元。

冬季滿負荷運行耗電量62.0 kW。

一個冬季運行費用：62×1.046×150×8+4.5×18 300×5= 48.80萬元。

全年運行費用：19.18+48.80=67.98萬元。

方案3：夏季滿負荷運行耗電量220 kW;耗水量1.2 t/h;耗氣量440 N·m3/h。

每小時運行費用：230×1.046+1.2×16+440×0.8=612元。

一個夏季運行費用：612.0×100×10×0.4=24.50萬元。

冬季滿負荷運行耗電量92 kW;耗水量1.2 t/h;耗氣量540 N·m3/h。

每小時運行費用：92×1.046+1.2×6+540×0.9=589.4元。

一個冬季運行費用：589.4×150×8×0.65=46.00萬元。

全年運行費用：24.50+46.00=70.5萬元。

5 各項費用綜合比較

各項費用綜合比較結果見表2。

表2 各項費用綜合比較結果 萬元

從表2比較可以看出，方案1在初投資上比方案2，3要節省投資費用，在運行費用上方案2比方案1，3要節省(此項比較價格均為質量優良的產品)。從以上分析可以得出方案2運行5年左右即可收回初投資多(比方案1)的部分。

根據以上的分析，從學術角度和我國的產業政策(環保和可持續發展)的角度來說，建議本建筑在經濟上許可的情況下，可以采用方案二，即兩臺60.0萬大卡/h螺桿式冷水機組+冰蓄冷+集中供熱。

［1］ 中國建筑標準設計研究院.全國民用建筑工程設計技術措施 暖通空調 動力［M］.北京：中國計劃出版社，2009.

［2］ 馬最良，姚 楊.民用建筑空調設計［M］.北京：化學工業出版社，2003.

［3］ 方貴銀.蓄冷空調工程實用新技術［M］.北京：人民郵電出版社，2000.