夏熱冬暖地區(qū)某綜合樓空調冷源方案經濟分析

陸蘭晶，鄭 云，周 舟

(廣西建設職業(yè)技術學院，廣西 南寧 533000)

隨著人們生活水平不斷提高，利用空調滿足居住舒適度的建筑逐年增加。針對不同建筑，科學合理的空調冷熱源方案，不僅可為業(yè)主節(jié)省初投資，降低空調運行耗能，還能保證空調系統(tǒng)可靠地穩(wěn)定運行。[1]在選擇空調冷熱源時，為使選擇的空調方案科學合理，必須進行較為詳細的經濟性和實用性方案比較。以下以廣西建設職業(yè)技術學院新校區(qū)綜合樓為例對擬定的兩種空調冷源方案進行比較分析。

1 工程項目概況

該工程位于南寧市相思湖新區(qū)，羅文大道與相思湖交叉口東北角。該綜合樓為圖書館與行政辦公綜合樓(含信息中心)，建筑面積為34780，地上十五層功能為辦公、圖書館，地下室一層為車庫，建筑高度為58.8m。設計范圍包括一至五層圖書館、信息中心的中央空調系統(tǒng)。

2 空調冷源

空調冷熱源是中央空調系統(tǒng)的核心組成部分，其設計科學合理與否直接影響整個空調系統(tǒng)的運行狀況、經濟效果和節(jié)能效益。[2]在南方常見的針對辦公建筑類中央空調冷熱源方案有水冷冷水機組、風冷式模塊機組、水源熱泵機組等。

本工程中，一至五層圖書館和信息中心的夏季設計總冷負荷為1740kW，單位建筑面積冷負荷為50W/m2。在結合具體工程的情況下，根據南寧氣候條件、周邊能源情況、建筑負荷特點及系統(tǒng)狀況，針對該綜合樓擬定了兩種空調冷源方案。

3 方案分析

方案一：水冷冷水機組方案。此方案是目前南寧地區(qū)最為常見的，主要設備有離心式或螺桿式水冷冷水機組、分集水器、冷凍水泵以及冷卻水泵。冷水機組設置于地下層的制冷機房內。冷卻塔設置在裙樓屋面。

方案二：風冷模塊式冷水機組。此方案主要設備有風冷模塊式冷水機組、冷凍水泵以及分集水器。本工程分為兩個獨立的空調系統(tǒng)，系統(tǒng)一為圖書館，系統(tǒng)二為信息中心。系統(tǒng)一采用8組模塊機；系統(tǒng)二采用3組模塊機。分別設置于裙樓屋面的西北側和東南側。

4 方案比較

4.1 技術比較

方案一的技術優(yōu)點：一是冷水機組等主要設備集中布置于地下制冷機房，不占用地上空間；二是該冷水機組的COP能效值較高，達到一定的節(jié)能效果；三是壽命長，一般可達15～20 年。該方案的缺點：一是有些機組無法小負荷運轉，或是當小負荷運行時機組整體效率低；二是運行階段需要專業(yè)制冷人員定期維護；三是系統(tǒng)故障診斷較困難和維修量大。

方案二的技術優(yōu)點：一是風冷模塊式冷水機組設置于裙樓樓頂上，不占用建筑內部有效空間；二是因采用室外空氣冷卻冷凝器，省去了冷卻水處理設備及相關管網，減少了部分設備初投資和運行費用；三是可縮短一定施工周期，該機組一般各為獨立整機式，安裝管理均方便。缺點：一是設備初投資較高；二是風冷模塊式冷水機組設置于裙樓屋面，設備的運行噪聲需控制在可接受范圍；三是風冷機組COP能效比水冷機組低，其運行費用較高。

4.2 初投資比較

初投資主要由設備費、安裝費(含材料費)、土建費、增容費等幾項費用組成。[3]兩種方案初投資費用見表1、表2，均未考慮人員工資、管理維護費用、設備折舊費。

表1 方案一初投資費用

表2 方案二初投資費用

4.3 年運行費用比較

運行費用主要包括各主機及輔助設備的電能耗量。南寧屬于夏熱冬暖區(qū)域，夏季一般持續(xù)約7個月(4～10月)?？紤]本綜合樓學生暑假時，圖書館與信息中心停止運行，故夏季制冷運行期定為5個月，共150天。每天中央空調運行8 小時。根據相似項目的工程經驗值，對本綜合樓不同空調負荷運行天數定為100%為30天，60%為80天，30%為40天。其中南寧電價按照均價為0.6元/度計算。各方案的年運行費用見表3、表4。

表3 方案一年運行費用

表4 方案二年運行費用

5 總結評價

對于兩種不同空調冷源方案的初投資和運行費用的對比見表5。

表5 初投資和運行費用對比 (單位：萬元)

從表5可看出，從初投資方面來說，方案一的投資較高，其優(yōu)先選擇順序為：(1)方案二，(2)方案一。從運行費用來說，方案一的年運行費用較為節(jié)省，其優(yōu)先順序為：(1)方案一，(2)方案二。但方案年運行費用中均未考慮到管理費和維修費，水冷冷水機組根據規(guī)范要求需要專業(yè)人員管理，年管理費用約為2萬元，同時定期的維修費用一年至少需1萬元。還有冷卻水系統(tǒng)的年耗水費和清洗費用的計入，兩種方案的年運行費用相差是很小的。

此外，風冷模塊式冷水機組省去了冷卻水泵、冷卻塔風機的電耗及補水水耗。相關研究表明，當風冷機組能效比超過3.3，其綜合經濟性可與能效比約為4.5的水冷螺桿式冷水機組相當。[3]南寧夏季持續(xù)時間長、空氣濕度大，一般為73%左右，冷卻塔的進出水溫應為32℃/37℃，而非名義工況的30℃/35℃，故水冷機組實際能效比將低于名義工況數據。即方案一在運行中耗功率比理論值要大，這必然加大用電量，增加年運行費用。

綜合分析可知，水冷式冷水機組制冷系統(tǒng)在一次性投資方面和運行費用方面沒有明顯的優(yōu)勢?？紤]到風冷模塊式冷水機組無須配備專業(yè)人員管理，維護費用低等，最終確定采用方案二風冷模塊式冷水機組作為該綜合樓空調冷源。