廣州某酒店群空調水系統方案比較分析

陳少玲，歐陽長文（廣州市設計院，廣東　廣州　510620）

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廣州某酒店群空調水系統方案比較分析

陳少玲，歐陽長文（廣州市設計院，廣東廣州510620）

本文先介紹一級泵系統與二級泵系統的特點，然后通過對廣州某酒店群集中供冷水系統一級泵系統及二級泵系統方案比較與分析，得出對于此類型的項目，這兩種空調水系統的使用建議。

一級泵系統；二級泵系統；變頻水泵

1　前言

空調冷凍水系統是中央空調工程的重要組成部分，而水泵在水系統中又起著一個核心作用。據測算中央空調的耗能約占到建筑物總耗能的65%左右，循環水泵耗電量占整個建筑總耗電量的11.7%左右。所以合理選擇空調水系統對節能減排有著非常重要的意義，本文對廣州地區某酒店群為例，對空調水系統進行比較分析，并給出合理的使用建議。

2　一級泵系統與二級泵系統的特點

一級泵系統分為一級泵定流量和一級泵變流量系統。一級泵定流量系統的特點為：一臺冷水機組配置一臺冷水泵，水泵和機組聯動控制。由于水泵輸出流量在一段時間內為定值，多以冷水機組的冷量改變只能通過改變供回水溫度來實現，系統始終處于大流量、小溫差的狀態，不利于節約水泵能耗。目前，只有少數標準較低的民用建筑和間歇使用是建筑在使用。

一級泵變流量系統［1］選擇可變流量的冷水機組，使蒸發器側流量隨著負荷側流量的變化而改變，從而最大限度地降低水泵的能耗。一級泵變流量系統要求冷水機組流量可變，同時，變頻水泵轉速一般由最不利環路末端壓差變化來控制。二級泵變流量系統［1］是在冷水機組蒸發器側流量恒定的前提下，把傳統的一級泵分解為兩級，在于冷源側一級泵的流量不變，二級泵則能根據末端負荷的需求調節流量。一級泵變流量系統和二級泵變流量系統原理圖如圖1。

圖1　一級泵變流量系統原理圖（左）和二級泵變流量系統原理圖（右）

由于一級泵定流量系統僅適用于小型工程且由于一級泵變流量的出現，其應用范圍越來越小。故本文僅對一級泵變流量系統與二級泵變流量系統進行比較。一級泵變流量特點：初投資小，機房面積小，冷水機組與水泵臺數不必一一對應，水泵變頻運行，可以最大可能降低水泵能耗。缺點為不同環路壓力損失較大時損耗大，水泵揚程如選取較大時其效率降低要比二級泵系統高。二級泵變流量特點：水泵揚程小且變流量運行，節能；但是也存在水泵與機組必須相互對應，初投資大，機房面積大，運行費高，易出現水泵運行效率低，能耗高，小溫差也會導致冷水機組的效率降低的弊端。

3　項目概況

廣州某酒店群內共有A、B兩座酒店，建筑面積約11萬m2，其中酒店A建筑面積約6萬m2，客房數約260間；酒店B建筑面積約5萬m2，客房數約500間。由于管理需要，兩酒店合用空調冷熱源，能源機房設置于酒店A地下一層。對于酒店B，從酒店A提供的冷凍水主管輸送距離約240m（雙程），造成能源和水泵揚程的損耗。通過計算后得到，當供給酒店B冷凍水主管管徑為DN350時，兩酒店間該管段阻力損失約為5.3m，根據《公共建筑節能標準》4.3.5規定，冷凍水應設二級泵系統。如將該段管徑放大為DN400時，主管管徑降為2.8m，冷凍水系統可按照一級泵系統設計。一級泵（方案一）和二級泵系統（方案二）機房設備選型中主機，冷卻塔、冷卻水泵和水系統附件設備選型一致；區別在于冷凍水泵的選型，一級泵系統只需選用一組變頻水泵，二級泵系統選用兩組水泵。

4　方案比較前提條件

（1）本次方案比較僅為冷源系統，熱源系統與冷源系統類似，不在本次方案比較之列。

（2）本次方案比較僅限于冷源機房內主要設備。

（3）酒店空調負荷頻率參照某星級酒店的負荷頻率進行計算［2］。

（4）冷水機組部分負荷的運行策略及二級泵系統中冷凍水二級水泵變頻運行策略及水泵功耗均由廠家提供。

（5）由于缺乏資料，方案一中冷凍水泵功率按實際流量對應功率運行計算。

（6）為了便于計算，廣州地區電價按1元/kW·h計算。

5　冷源機房初投資對比分析

從圖2可以看出，方案一和方案二初投資對比中，冷水機組、一級冷凍水泵、冷卻水泵、冷卻塔的初投資基本一致。方案二由于一級冷凍水泵采用定頻運行策略，故變頻器投資比方案一低；但方案二由于比方案一多出一套分、集水缸及綜合水處理裝置，故其附件初投資會比方案一高。綜上所述，案一的初投資較方案二節省了50.3萬元，約節省7.09%。

圖2　兩種方案的初投資比較

6　運行費用分析

本次運行費用對比的基礎條件：

（1）酒店空調負荷頻率參照某星級酒店的負荷頻率進行計算［2］；

（2）冷水機組部分負荷的運行策略由廠家根據末端負荷提供實際功耗，考慮此負荷下機組開啟臺數進行復核計算；

（3）二級泵系統中冷凍水二級水泵變頻運行策略及水泵功耗由水泵廠商提供；

（4）由于缺乏資料，一級泵系統中冷凍水泵功率按實際流量對應功率運行計算。

冷源機房內兩個方案全年運行費用統計詳見圖3。

圖3　兩種方案的全年運行費比較

從圖3可以看出，兩種方案冷水機組、冷卻水泵、冷卻塔的運行策略一致，故其運行費用也一致。運行費用的差異主要體現在冷凍水泵。方案二冷凍水泵運行費用由一級冷凍水泵及二級冷凍水泵組成，其年總運行費用仍比方案一節省3.78萬元。如此小的差異我們認為是由于方案一冷凍水泵采用了變頻控制，從而減少了與方案二的運行費用差距。

7　經濟性分析

（1）從設備投資角度看，方案一的初投資較少（未考慮水管差異帶來的影響），方案二比方一多出7.09%。

（2）從運行費用角度看，方案二的運行費用較低，方案一比方案二多出0.67%。

（3）按靜態投資回收期計算，使用方案二的回收期為13.29年。

8　系統優缺點

（1）機房面積

采用二級泵系統會相應增加二級冷凍水泵，分集水器等部件，制冷機房面積相應增大，就本項目規模初步估算方案二比方案一的機房面積大100m2左右。

（2）維護及管理難度

二級泵系統采用設備較多，系統集成難度較大，且供回水環路由于采用二級泵系統會增加水環路（冷、熱水各一對），不利于室內管線綜合，也給運營管理公司增加了維護及管理難度。

（3）采用二級泵系統會增加系統水環路，經過對比，方案二比方案一的主管段部分會增加約35%的費用。

9　結論

（1）冷凍水一級泵系統比二級泵系統方案初投資低，運行費用雖不及二級泵系統經濟，但二級泵系統的投資回收期較長，且二級泵系統末端系統投資較大，故一級泵系統的經濟性占優。

（2）水泵變頻技術的采用在一定程度上縮短了冷凍水一級泵系統與二級泵系統之間經濟性的差距。

（3）冷凍水二級泵系統比一級泵系統占用較多的主機房面積，其維護及管理難度亦較一級泵系統復雜。

（4）對于各區域使用時間一致，冷水水溫和供回水溫差要求一致且各區域管路壓力損失相差不大的中小型工程，宜采用變流量一級泵系統。

［1］陸耀慶.《實用供熱空調設計手冊》（第二版）.中國建筑工業出版社，2008.

［2］洪麗娟，劉傳聚.空調冷負荷時間頻數及其應用.制冷與空調，2004，4 （6）：63～65.

陳少玲（1984-），女，工程師，碩士研究生，主要從事暖通空調設計相關工作。

TU831.3

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2095-2066（2016）12-0139-02

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