浅谈区域供冷系统在工业厂区的应用

刘 欢，张 杰，王秉钧，高爱军

(唐山三友化工股份公司设计公司，河北唐山 063305)



技 术 讨 论

浅谈区域供冷系统在工业厂区的应用

刘 欢，张 杰，王秉钧，高爱军

(唐山三友化工股份公司设计公司，河北唐山 063305)

介绍了区域供冷系统在国内外的发展及研究现状，通过与分体式空调的对比，并结合工业厂区的办公建筑布局的特点，分析区域供冷系统在工业厂区的应用的优势及可能性。

区域供冷系统；分体式空调系统；工业厂区；节能；集中管理

随着我国经济的快速发展，人民日常生活水平的不断提高，人们对生活和工作环境的要求也日益提高。因此人们对建筑物的舒适度要求也不断提高，夏季房间的供冷问题自然也就成为了人们关注的热点。

对某一区域的多个建筑的供冷方案一般有：

1)分体式空调供冷方案——每个房间单独安装分体式空调器制冷；

2)常规空调方案——每栋建筑单独设置常规的集中空调系统；

3)区域供冷方案——利用集中设置的冷冻站通过管道将冷媒输往各个需冷建筑来实现空调的舒适要求或生产的工艺要求。对于工业厂区内的各个建筑的供冷方案该如何选择，笔者将对此问题进行分析。

1 区域供冷系统在国内外研究现状

世界上最早的商业化的区域供冷工程始于1961年美国的哈特福德(Hartford)[1]，20世纪70年代随着商业供冷需求的增长及制冷技术的发展，区域供冷系统被有效的利用来满足日益增长的供冷需求。在北美区域供冷系统主要分布在美国及加拿大的一些大城市，主要服务于学校、医院、军队以及新建的商业建筑等。在欧洲区域供冷系统最早出现于20世纪60年代的法国巴黎，其中最大的两个系统的供冷能力在1997年的时候已经达到了220 MW，成为了世界最大的区域供冷系统之一。瑞典、意大利、德国等国家随后也加入到区域供冷的应用中来。目前在欧洲法国和瑞典的区域供冷技术发展的最成熟也是技术最先进的两个国家。

近年来中东的区域供冷技术的发展也比较迅速，以阿联酋为例，截止2006年底，该国单纯供冷的区域供冷建筑面积就有1887万m2[2]，沙特阿拉伯也有超大的区域供冷项目在建或是即将投入使用。在亚洲最早的区域供冷系统出现在1970年的大阪世博会上，目前在亚洲地区只有马来西亚的一些区域供冷工程可以与日本相提并论。

在国内，虽然区域供热系统在我国北方已经长期的应用，并且取得了良好的效果，然而区域供冷系统出现的较晚，虽然发展比较迅速但是尚且存在一些争议。我国现有的比较完善的有广州大学城和北京中关村西区及上海世博会园区的区域供冷系统。

2 区域供冷系统的优点

2.1 环境的保护

相比较分散的小型制冷机组和分体式空调器机组来讲，大型的制冷机组不仅所需的制冷剂较少，同时可以减少制冷剂在制冷机组工作和回收时的泄露，因此也就降低了制冷剂泄露对环境的破坏。不仅如此，在制取同样的冷量时，区域供冷系统由于高效的运行和专业化管理，还可以降低CO2等温室气体的排放。这对于环境的保护也有极大的意义。

2.2 提高建筑美观性、增加建筑空间

采用分体式空调供冷，需要在建筑的室内外安装设备，室内机冷媒管道在室内墙上敷设会影响房间的整体美观效果，而且建筑物外墙上挂满室外机也会降低建筑物的美观和欣赏价值。而区域供冷系统可以大大减少在建筑内外安装的设备所需要的空间，室内末端基本在吊顶内部，不会影响室内整体美观度同时室外也不会挂有外机，加强了建筑的美观度。

同时集中供冷站占地少，相对于常规的集中制冷空调来说，不需要再在楼宇中单独设置制冷机房来安装单独的制冷机组，同时也可以消除制冷机组运行时产生的噪音，原来楼宇外单独的冷却塔也不复存在。采用区域供冷系统不仅可以减少设备的冗宇的设备，同时也可以提高了建筑内外的美观价值。

2.3 系统控制及管理的优化

采用区域供冷系统后减少了制冷设备，也就减少了设备的维护工作，系统维护时不需要再去各个分散的机房而是统一在区域供冷站进行系统的维护工作，大大减低了工作量从而也可以降低系统维护所需的人工费用。与分体式空调器供冷系统相比更是明显的降低了维护的工作量，也降低了在建筑外墙维修外机的工作危险性。

小型集中空调系统中的制冷机组不但效率低，而且部分负荷时设备的性能和管理水平都不具备实施机组优化控制的可能[3]，而区域供冷系统在专业维护管理人员及先进的计算机控制系统下则能轻松实现专业化的管理和运行的优化，系统的供冷质量、节能性能及安全可靠性都能得到大大的提升。

3 区域供冷系统运行经济性比较

以某工业厂区空调系统为例，六栋建筑物的制冷总面积为11 990.7 m2，单体建筑的制冷面积不超1 500 m2，由于单体建筑制冷面积小，如采用集中制冷系统，则需要每栋建筑新建机房，需要六个分散的制冷机房，制冷机组较多，机组维修工作量繁重而且集中管理比较困难，因此不适宜采用集中制冷空调系统。因此只对分体式空调制冷系统及区域供冷系统进行比较。

六栋建筑物共422个房间所需的制冷总负荷为1 682.93 kW，系统的使用年限以15年计，综合电价按0.85元/kW，每年的制冷时间取1 500 h，做如下简单估算：

如采用分体式空调系统则需要422台1.5匹分体式空调，每台分体式空调的价格大约是4 000元左右，每小时耗电量取3.2 kW，分体式空调的一般寿命为8～10年。也就是说以15年为限的话分体式空调在运行8年左右需要更换，因此计算初投资时将计算两批分体式空调所需的总的投资。分体式空调一般3～4年左右需要进行加注制冷剂等维护保养，维护费用以每次每台分体机200元计算，则分体式空调制冷系统15年所需的初投资加运行费用总共为：

(422×4 000×2+3.2×422×1 500×15×0.85+15/3×422×200)/10 000=3 002.44万元

如采用区域供冷系统则所需购买主要设备如下：制冷机组采用2台制冷量为800 kW的单螺杆式制冷机组(功率为179.7 kW)，每台机组的单价大约为60万元，需要两台冷却水量为300 m3/h的冷却塔(功率为11 kW)，每台冷却塔的价格大约为12万元，需要3台扬程为55 m的冷冻水泵(2用1备，功率为45 kW)，单台价格大约为2.2万元，需要3台扬程为26 m的冷却水泵(2用1备，功率为30 kW)，单台价格大约为1.5万元，需要2台处理水量为460 m3/h的全程水处理仪(冷冻水系统冷冻水系统各一台，功率为100 W)，单台价格大约为2.1万，囊式落地膨胀水箱1台(功率为2.2 kW)，单价大约为3.2万，需要风机盘管共422台(功率为76 W)，每台价格大约为900元，一般冷水机组运行3 000～5 000 h维护一次，每次维护费用大约1万元左右，则区域供冷系统15年所需的初投资加运行费用总共为：

60×2+12×2+2.2×3+1.5×3+2.1×2+3.2+422×0.09+(179.7×2+11×2+45×2+30×2+0.1×2+2.2+0.076×422)×1 500×15×0.85/10 000+1 500×15/3 000×10=1 357.7万元。

将上述的简单估算绘制成表格如下：

表1 空调系统投资估算

通过上面的简单估算我们可以看出如果系统运行15年左右则区域供冷系统比分体式空调系统节省出来1 644.72万元左右，节省下来的运行成本能能再上一区域供冷系统并且运行15年左右，虽然这只是一个简单的估算，但是我们可以看出区域供冷系统相对于分体式空调系统来讲经济优势是明显的。

4 区域供冷系统在工业厂区的应用

区域供冷系统虽然在我国由于经济和观念上认识的差异，目前较少采用，但是在世界范围内已经成为一种十分成熟的、商业化的供冷技术，因此区域供冷技术在国内的应用必将发展起来。通过上述的简单分析我们可以看出区域供冷空调明显优于传统空调和分体式空调系统，长期的运行的区域供冷系统还可以通过提高运行和管理水平来提高系统的技能效益。

尤其是对于工业厂区的分散的办公建筑，一般工业厂区的办公建筑都比较分散且建筑面积比较小，不适宜采用集中供冷系统，然而采用分体式空调虽然初投资比较小但是后期的维护及运行费用相对于区域供冷系统来说比较高，通过上文简单的计算可以看出运行的时间越长，区域供冷的优势越明显。因此笔者认为对于工业厂区的办公建筑而言，区域供冷技术有明显的优势，所以区域供冷系统可以在工业厂区的空调系统中逐步尝试并应用。

[1] 惠荣娜,徐奇,李德英,徐文发.我国区域供冷的现状及发展[J].建筑节能，2007(3):35-193

[2] International District Energy Association District Energy Space’06[R],2006:4-16

[3] 马宏权，龙惟定.区域供冷系统的应用与展望[J].暖通空调，2009: 39-10

TU831.3

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1005-8370(2016)05-17-03

2016-06-28