某大廈空調冷熱源機房改造技術方案比較

鄭宏付

（中新南京生態科技島投資發展有限公司，江蘇 南京 210019）

某大廈空調冷熱源機房改造技術方案比較

鄭宏付

（中新南京生態科技島投資發展有限公司，江蘇 南京 210019）

介紹了該大廈空調系統現狀以及近期的運行費用，重新校核總冷熱負荷，重點闡述和比較各種空調冷熱源方案的技術配置，以及工程改造費用、運行費用的比較，得出最佳的改造方案。

原始設備參數； 總冷熱負荷； 運行費用；空調冷熱源方案

0 引言

該項目建筑層數地面18層，地下1層；其中地上1-5層為商場，6-18層為辦公，地下一層為車庫及其他用房，總建筑面積約2.5萬m2(實際空調面積約2.04萬m2)。該項目原設計中央空調冷熱源為兩套直燃型溴化鋰冷熱水機組，總制冷量2900kW，總制熱量2436kW。夏季制取空調冷凍水7/12℃，冬季制取空調熱水60/50℃,單臺機組油耗115kg/h，兩套冷卻塔布置于裙樓屋面。由于設計方案以燃油為主，且全年空調使用時間較長，空調運行費用昂貴，業主擬對空調冷熱源機房進行技術改造，重新選擇節能型冷熱源方案，原各層空調末端系統不變。

1 原始設備數據

1.1 冷熱源主要設備清單

表1 冷熱源主要設備清單Tab.1 Heat and cold sources major device list

1.2 設備裝機容量

夏季運行工況：耗油量115×2=230kg/h

電功率：9.8×2+45×2+55×2+11×2=241.6kW；

冬季運行工況：耗油量115kg/h

電功率：9.8+45=54.8kW。

1.3 近3年運行費用

表2 近3年運行費用統計（僅冷熱源機房部分）Tab.2 Recent 3 years operating cost statistical table（only machinery room of air conditioning heat and cold sources）元

1.4 現狀客觀條件

1.4.1 地下室

現機房布置于地下室,建筑尺寸16m×9m×4.5(h),內分隔9m×2.5m為油箱間和值班室,值班室于消防泵房值班共用。機房內設：2套直燃型溴化鋰冷熱水機組、3套空調水循環泵；3套冷卻水循環泵；1套供油系統；分水集水器各式各1只。地下室除現有機房外，其他已無可再利用空間。地下室入口通道凈高2.35m，車庫通道內管線凈高2.1m。

1.4.2 裙樓屋面

2臺玻璃鋼冷卻塔布置于屋面，冷卻塔及管道占屋面2處8m×20m的空間；

1.5 配電情況

該大廈現有2臺800kW變壓器，根據使用情況，夏季全樓滿負荷運行時總用電為1000kW（含原空調制冷機房用電250kW），啟用2臺時尚有600kW余量。冬季全樓滿負荷運行時用電為700kW（含原空調制冷），啟用1臺基本滿足要求。

現有2臺變壓器，在不增容的情況下，可用于空調冷熱源的電功率約為250+600=850kW。

2 空調冷熱負荷校核

表3 1-5層商場夏季空調冷負荷Tab.3 Shopping centre level 1-5 air conditioning cooling load in summer computation sheet

表4 6-18層辦公夏季空調冷負荷Tab.4 Official building level 6-18 air conditioning cooling load in summer computation sheet

表5 1-18層全樓夏季空調冷負荷Tab.5 Whole-building level 1-18 air conditioning cooling load in summer computation sheet

表6 1-18層全樓冬季空調負荷總表Tab.6 Whole-building level 1-18 air conditioning load in winter computation sheet

綜上，夏季1-18層計算冷負荷2917kW；冬季1-5層商場計算熱負荷393kW；冬季6-18層辦公計算熱負荷1153kW；1-18層全樓合計圍護結構小時計算熱負荷:1546kW；實際上冬季商場2-5層基本上不使用供暖，可扣除約280kW，實際熱負荷為1266kW。

計算結果與原設備配置及實際使用情況基本相符。改造方案設備制冷額定冷量可按2900-3000kW選型，制熱額定熱量可按1100-1300kW選型。

3 空調冷熱源方案技術配置

3.1 適合的三種冷熱源改造方案

3.1.1 空氣源熱泵冷熱水機組系統：

該工程可選用3套空氣源熱泵機組（或模塊式）布置于屋面原冷卻塔的位置，原2臺冷卻塔拆除，原地下室空調機房內的設備及管線全部拆除，可增加5個車位。原有3臺冷凍水泵改作空氣源熱泵系統的空調水循環泵，放置在空氣源熱泵機組旁，并利用原冷卻水立管加保溫后改作空氣源熱泵系統的空調水總立管，接到原空調冷凍水系統總管上。也可將原3臺冷凍水泵位置不變，僅利用原冷卻水立管加保溫后改作空氣源熱泵系統的空調水總立管，從屋面空氣源熱泵機組接至地下室分水器及泵吸水管即可，第二種型式管線改動較小，但空調水阻力變大。

表7 主要設備配置及初投資估算Tab.7 Main equipment configuration and initial investment estimation sheet

3.1.2 水冷機組加燃油熱水機組系統

該工程可選用2套螺桿型冷水機組（或模塊式），原冷卻水泵`冷卻塔等冷卻水系統及空調水系統循環泵和分集水器以后的空調水管路均不需要改動。夏季只需將原2臺直燃機換成水冷機即可。冬季選用1臺燃油熱水機組，進出水管與冷水機組并聯即可供暖。利用原有燃油設施和排煙設施。

表8 主要設備配置及初投資估算Tab.8 Main equipment configuration and initial investment estimation sheet

3.1.3 水冷機組加電蓄熱水機組系統

夏季為水冷機組，與方案2相同。冬季采用電熱水機組利用夜間底谷低價電蓄熱（熱水90℃），白天放熱供暖。

該工程可選用2套螺桿型冷水機組（或模塊式），原冷卻水泵、冷卻塔等冷卻水系統及空調水循環泵和分集水器以后的空調水管路均不需改動。夏季只需將原2臺直燃機換成冷水機即可。冬季選用1臺720kw電熱水機組（供暖60℃，蓄熱90℃），進出水管與冷水機組并聯即可供暖，原有燃油設施和排煙設施全部拆除。增設1只水容量為100m3蓄熱水箱（蓄4h）。

表9 主要設備配置及初投資估算Tab.9 Main equipment configuration and initial investment estimation sheet

4 運行費用測算

制冷運行；平均按6.5個月計195d，平均日冷負荷系數0.6

制熱運行；辦公平均按4.5個月計135d，平均日熱負荷系數0.6；商場平均按個2月計60d，平均日熱負荷系數0.6；商場辦公空調日熱負荷比3：7；平均每天按空調10h計，夏季日平均小時冷負荷系數，冬季日平均小時冷負荷系數（商場0.6）。

表10 各系統全年運行費用測算Tab.10 Different systems annual operating cost estimation sheet

5 經濟比較匯總分析

表11 經濟比較匯總Tab.11 Economic comparison summary table

6 綜合分析評價

6.1 空氣源熱泵冷熱水機組系統

該方案機組全部屋面布置，原地下機房拆除，可作其他用途。全部采用電制冷制熱，運行費用比原燃油溴化鋰節省89萬元。設備投資較高，機組吊裝到屋面目安裝難度大。設備全在屋面，配電要全送到屋面。管線改造工作量較大。本方案最大電機功率1125kW，但允許最大用電量850kW，空調高峰季節需調整用電計劃或電力增容,電力增容需要額外增加費用，而且申請手續和改造均比較麻煩。

6.2 水冷機組加燃油熱水機組系統

該方案機組全部在原地下機房布置，原屋面冷卻塔保留使用。地下機房原供油系統，煙道全部保留使用。夏季采用電制冷，冬季制熱采用柴油作為燃料，運行費比原燃溴化鋰節省101萬元。該方案設備投資較低，管線改造工作量較小。本方案最大裝機功率822kW，滿足允許最大用電量850kW。

6.3 水冷機組加電電蓄熱機組系統

該方案機組全部在原地下機房布置，原屋面冷卻塔保留使用。地下機房原供油系統，煙道全部拆除。夏季采用電制冷，冬季采用電熱水機組制冷并利用夜間底谷低價電蓄熱（熱水90℃），白天放熱供暖。運行費比原燃油溴化鋰節省106萬元。該方案設備投資中等，管線改造工作量較大，地下室需布置100m3蓄水箱，需占地下室約50m2面積。本方案夏季最大裝機功率822kW，冬季最大裝機功率1036kW，但允許最大用電量850kW，空調高峰季節需調整用電計劃或電力增容,電力增容需要額外增加費用，而且申請手續和改造均比較麻煩。

7 結論

綜合以上分析，比選的三個可行方案均比原燃油溴化鋰制冷機方案節省50%左右，技術及經濟上均可行。結合該項目的客觀情況，充分考慮利用現有條件，從電力不增容、機房面積不加大、改造周期最短、初投資低、運行綜合成本較低等因素，該項目優先推薦采用：水冷機組加燃油熱水機組系統。

[1]國家標準.采暖通風與空氣調節設計規范[S].北京：中國計劃出版社出版，2004．

[2]國家標準.公共建筑節能設計標準[S].北京：中國建筑工業出版社出版，2005．

[3]陸耀慶.實用供熱空調設計手冊[M].2版.北京：中國建筑工業出版社出版，2008．

Comparison of Retrofit Scheme in One Building Machinery Room of Air Conditioning Heat and Cold Sources

ZHENG Hongfu
（Sino-singapore Nanjing Eco Hi-tech Island Development Co.,Ltd，Nanjing 210019，China）

Introduction of the building current situation of air conditioning system,recheck the total cooling and heating load,focus on elaborate and compare different technicalconfiguration ofheatand cold sourcesscheme.By comparison of engineering retrofit cost and operating cost,obtain the best retrofit scheme.

original equipment parameters；total cooling and heating load； operating cost； airconditioning heat and cold sources scheme

TU831

B

2095-3429（2017）05-0085-05

10.3969/J.ISSN.2095-3429.2017.05.020

2017-07-31

鄭宏付（1976-），男，江蘇高郵人，專科，工程師。