商業(yè)綜合體空調(diào)冷機(jī)生命周期成本分析

俞緒輝

（上海愷珩房地產(chǎn)開發(fā)有限公司　上海　200438）

前言

2016年底～2018年，我國預(yù)計(jì)開業(yè)的大型商業(yè)項(xiàng)目預(yù)計(jì)達(dá)到178家[1]，大型商業(yè)項(xiàng)目呈快速增長趨勢。以上海地區(qū)10萬m2建筑面積大型購物中心項(xiàng)目為例，空調(diào)系統(tǒng)普遍造價(jià)約300～400元/m2，僅空調(diào)系統(tǒng)造價(jià)將到達(dá)3000～4000萬元，冷機(jī)造價(jià)約為空調(diào)系統(tǒng)造價(jià)的15%左右。在運(yùn)營階段，冷機(jī)電耗約占建筑總能耗的10%，約200～250萬度電/年。因此，對于大型商業(yè)項(xiàng)目而言，在設(shè)計(jì)和招標(biāo)階段對冷機(jī)方案進(jìn)行LCC分析將有利于建筑全生命周期成本控制[2]。

1　工程概況及冷源方案

該商業(yè)綜合體位于上海市，業(yè)態(tài)包含商業(yè)、餐飲、辦公等，總建筑面積29.3萬m2，其中采用集中冷站空調(diào)面積約為11.7萬m2。夏季空調(diào)冷負(fù)荷采用DeST軟件進(jìn)行全年逐時(shí)模擬，不滿足50h尖峰冷負(fù)荷為3800RT。

集中冷站冷源考慮采用定頻離心式冷水機(jī)組+定頻螺桿式冷水機(jī)組方案和變頻離心式冷水機(jī)組方案兩種經(jīng)濟(jì)性最優(yōu)的方案作為本項(xiàng)目冷源，冷凍泵、冷卻泵均為變頻。

方案一：850RT定頻離心式冷水機(jī)組4臺(tái)+400RT定頻螺桿式冷水機(jī)組1臺(tái)；

方案二：775RT變頻離心式冷水機(jī)組5臺(tái)。

2　冷機(jī)方案市場分析

隨著變頻技術(shù)的推廣和應(yīng)用，近年來越來越多的項(xiàng)目開始采用變頻冷機(jī)。在我國，變頻驅(qū)動(dòng)裝置的配置率已由2005年的10%增長到了2011年的40%，在美國則增長到了70%[3]，我國變頻冷機(jī)市場應(yīng)用空間仍有進(jìn)一步上升潛力。

變頻冷機(jī)相對比定頻冷機(jī)在運(yùn)行時(shí)的靈活性、部分負(fù)荷下運(yùn)行性能和防止喘振發(fā)生更具有優(yōu)勢，變頻冷機(jī)相比常規(guī)定頻冷機(jī)年運(yùn)行費(fèi)用可減少15%，而定頻冷機(jī)相對比變頻冷機(jī)在初投資、維護(hù)方面則價(jià)格更便宜。因此，對于是否采用變頻冷機(jī)不應(yīng)僅從運(yùn)行費(fèi)用進(jìn)行分析，應(yīng)考慮冷機(jī)全生命周期投入所有費(fèi)用綜合分析。

表1　

3　經(jīng)濟(jì)性分析方法及計(jì)算

變頻冷機(jī)雖然在低負(fù)荷運(yùn)行時(shí)能效相對定頻冷機(jī)更高、能耗更低，但由于變頻冷機(jī)市場仍處于上升期、初投資價(jià)格較高，維保成本也相對較高，因此，對于本項(xiàng)目是否采用變頻冷機(jī)方案應(yīng)考慮冷機(jī)全生命周期中所發(fā)生所有費(fèi)用綜合計(jì)算分析。

本項(xiàng)目冷站全生命周期經(jīng)濟(jì)性分析方法在暖通空調(diào)冷源方案LCC模型基礎(chǔ)上簡化并考慮初投資節(jié)省費(fèi)用在生命周期內(nèi)再投資增值的凈現(xiàn)值（以下簡稱“15年再投資凈現(xiàn)值”）因素，即方案的生命周期經(jīng)濟(jì)性分析考慮購?fù)顿Y成本、運(yùn)行成本和維保成本三大部分對A、B、C三個(gè)廠家冷機(jī)定頻和冷機(jī)變頻共計(jì)6種方案進(jìn)行分析。式中：LCC——冷站全生命周期總成本，萬元；

Ci——冷站設(shè)備初投資，萬元；

Ca——初投資節(jié)省費(fèi)用在生命周期內(nèi)再投資增值的凈現(xiàn)值，萬元；

Co——冷站在生命周期內(nèi)運(yùn)行成本，萬元；Cm——冷站在生命周期內(nèi)維保成本，萬元。

3.1　投資成本

投資費(fèi)用包含初投資Ci和15年再投資凈現(xiàn)值Ca。

式中：Ci，i——對應(yīng)方案設(shè)備初投資，萬元；

Cin——設(shè)備安裝費(fèi)用，因兩種冷機(jī)方案安裝費(fèi)用基本相同，Cin=0，萬元；

Ci，min——方案最低初投資，萬元；

i1——四大銀行最高的5年期存款利率2.75%，并考慮上浮30%，即 2.75%×（1+30%）=3.575%；

n——全生命周期，下同，15年。

3.2　運(yùn)行成本

以冷站全生命周期15年為計(jì)算周期，不同冷機(jī)方案、品牌的經(jīng)濟(jì)性計(jì)算分析如表5所示。

式中：Co，i——對應(yīng)方案設(shè)備年運(yùn)行費(fèi)用，萬元；

j——人工費(fèi)用增長率，取2013年～2015年近三年通貨膨脹率平均值，2.0%；

i2——貼現(xiàn)率，取四大銀行最高的5年以上期貸款利率4.75%，并考慮上浮30%，即4.75%×（1+30%）=6.37%，下同。

3.3　維保成本

由于冷機(jī)定頻、變頻方案中冷機(jī)基本大修費(fèi)用、循環(huán)水泵和冷卻塔維保費(fèi)用基本相同，方案經(jīng)濟(jì)性中暫不考慮。

其中：Cm，b——冷機(jī)基本維保費(fèi)用，萬元；

Cm，VFD——考慮到變頻冷機(jī)變頻器故障，變頻冷機(jī)維保費(fèi)用額外增加更換變頻冷機(jī)變頻器費(fèi)用（保守估計(jì)按15年生命周期每臺(tái)變頻冷機(jī)更換1次，即從第2年開始更換，直至第6年結(jié)束時(shí)所有變頻冷機(jī)更換變頻器完畢），萬元；

n′——變頻冷機(jī)的變頻器更換周期，6年。

4　對比分析（見圖1）

圖1　6種冷機(jī)方案LCC對比分析

綜合對比結(jié)果顯示，此次3個(gè)廠家共計(jì)6種冷機(jī)方案，雖然A、B兩廠家變頻冷機(jī)15年的生命周期內(nèi)冷機(jī)運(yùn)行時(shí)電耗較低，但由于兩種方案的初投資較高，最終綜合經(jīng)濟(jì)性仍不如初投資相對較低的定頻方案。在冷機(jī)初投資費(fèi)用占LCC超過13%時(shí)，初投資較低的LCC低，此時(shí)初投資對不同方案間的LCC影響比重更大。

方案選型不能僅關(guān)注運(yùn)行費(fèi)用，仍需結(jié)合全生命周期冷機(jī)經(jīng)濟(jì)性考量，選取生命周期綜合費(fèi)用較低的方案。

5　結(jié)語

在此次方案分析中，C廠家的變頻冷機(jī)方案和C廠家的定頻冷機(jī)方案分別為最優(yōu)經(jīng)濟(jì)行方案和第二優(yōu)經(jīng)濟(jì)性方案，可見初投資對全生命周期經(jīng)濟(jì)性比重較高。C廠家兩種冷機(jī)方案中，當(dāng)變頻冷機(jī)變頻器維修更換次數(shù)超過12次時(shí)，定頻冷機(jī)方案將優(yōu)于變頻冷機(jī)方案；A廠家兩種冷機(jī)方案中，當(dāng)變頻冷機(jī)變頻器維修更換次數(shù)超過4次時(shí)，定頻冷機(jī)方案將優(yōu)于變頻冷機(jī)方案。因此，除初投資和運(yùn)行費(fèi)用外，冷機(jī)變頻器的價(jià)格和質(zhì)量也直接影響其綜合經(jīng)濟(jì)性。

項(xiàng)目最終采用變頻冷機(jī)方案，鑒于變頻冷機(jī)對運(yùn)營水平要求較高，應(yīng)加強(qiáng)對冷機(jī)維保及BA系統(tǒng)控制的質(zhì)量管控要求，保障變頻冷機(jī)高效且安全的運(yùn)行。