夏热冬暖地区某综合楼空调冷源方案经济分析

陆兰晶，郑 云，周 舟

(广西建设职业技术学院，广西 南宁 533000)

随着人们生活水平不断提高，利用空调满足居住舒适度的建筑逐年增加。针对不同建筑，科学合理的空调冷热源方案，不仅可为业主节省初投资，降低空调运行耗能，还能保证空调系统可靠地稳定运行。[1]在选择空调冷热源时，为使选择的空调方案科学合理，必须进行较为详细的经济性和实用性方案比较。以下以广西建设职业技术学院新校区综合楼为例对拟定的两种空调冷源方案进行比较分析。

1 工程项目概况

该工程位于南宁市相思湖新区，罗文大道与相思湖交叉口东北角。该综合楼为图书馆与行政办公综合楼(含信息中心)，建筑面积为34780，地上十五层功能为办公、图书馆，地下室一层为车库，建筑高度为58.8m。设计范围包括一至五层图书馆、信息中心的中央空调系统。

2 空调冷源

空调冷热源是中央空调系统的核心组成部分，其设计科学合理与否直接影响整个空调系统的运行状况、经济效果和节能效益。[2]在南方常见的针对办公建筑类中央空调冷热源方案有水冷冷水机组、风冷式模块机组、水源热泵机组等。

本工程中，一至五层图书馆和信息中心的夏季设计总冷负荷为1740kW，单位建筑面积冷负荷为50W/m2。在结合具体工程的情况下，根据南宁气候条件、周边能源情况、建筑负荷特点及系统状况，针对该综合楼拟定了两种空调冷源方案。

3 方案分析

方案一：水冷冷水机组方案。此方案是目前南宁地区最为常见的，主要设备有离心式或螺杆式水冷冷水机组、分集水器、冷冻水泵以及冷却水泵。冷水机组设置于地下层的制冷机房内。冷却塔设置在裙楼屋面。

方案二：风冷模块式冷水机组。此方案主要设备有风冷模块式冷水机组、冷冻水泵以及分集水器。本工程分为两个独立的空调系统，系统一为图书馆，系统二为信息中心。系统一采用8组模块机；系统二采用3组模块机。分别设置于裙楼屋面的西北侧和东南侧。

4 方案比较

4.1 技术比较

方案一的技术优点：一是冷水机组等主要设备集中布置于地下制冷机房，不占用地上空间；二是该冷水机组的COP能效值较高，达到一定的节能效果；三是寿命长，一般可达15～20 年。该方案的缺点：一是有些机组无法小负荷运转，或是当小负荷运行时机组整体效率低；二是运行阶段需要专业制冷人员定期维护；三是系统故障诊断较困难和维修量大。

方案二的技术优点：一是风冷模块式冷水机组设置于裙楼楼顶上，不占用建筑内部有效空间；二是因采用室外空气冷却冷凝器，省去了冷却水处理设备及相关管网，减少了部分设备初投资和运行费用；三是可缩短一定施工周期，该机组一般各为独立整机式，安装管理均方便。缺点：一是设备初投资较高；二是风冷模块式冷水机组设置于裙楼屋面，设备的运行噪声需控制在可接受范围；三是风冷机组COP能效比水冷机组低，其运行费用较高。

4.2 初投资比较

初投资主要由设备费、安装费(含材料费)、土建费、增容费等几项费用组成。[3]两种方案初投资费用见表1、表2，均未考虑人员工资、管理维护费用、设备折旧费。

表1 方案一初投资费用

表2 方案二初投资费用

4.3 年运行费用比较

运行费用主要包括各主机及辅助设备的电能耗量。南宁属于夏热冬暖区域，夏季一般持续约7个月(4～10月)。考虑本综合楼学生暑假时，图书馆与信息中心停止运行，故夏季制冷运行期定为5个月，共150天。每天中央空调运行8 小时。根据相似项目的工程经验值，对本综合楼不同空调负荷运行天数定为100%为30天，60%为80天，30%为40天。其中南宁电价按照均价为0.6元/度计算。各方案的年运行费用见表3、表4。

表3 方案一年运行费用

表4 方案二年运行费用

5 总结评价

对于两种不同空调冷源方案的初投资和运行费用的对比见表5。

表5 初投资和运行费用对比 (单位：万元)

从表5可看出，从初投资方面来说，方案一的投资较高，其优先选择顺序为：(1)方案二，(2)方案一。从运行费用来说，方案一的年运行费用较为节省，其优先顺序为：(1)方案一，(2)方案二。但方案年运行费用中均未考虑到管理费和维修费，水冷冷水机组根据规范要求需要专业人员管理，年管理费用约为2万元，同时定期的维修费用一年至少需1万元。还有冷却水系统的年耗水费和清洗费用的计入，两种方案的年运行费用相差是很小的。

此外，风冷模块式冷水机组省去了冷却水泵、冷却塔风机的电耗及补水水耗。相关研究表明，当风冷机组能效比超过3.3，其综合经济性可与能效比约为4.5的水冷螺杆式冷水机组相当。[3]南宁夏季持续时间长、空气湿度大，一般为73%左右，冷却塔的进出水温应为32℃/37℃，而非名义工况的30℃/35℃，故水冷机组实际能效比将低于名义工况数据。即方案一在运行中耗功率比理论值要大，这必然加大用电量，增加年运行费用。

综合分析可知，水冷式冷水机组制冷系统在一次性投资方面和运行费用方面没有明显的优势。考虑到风冷模块式冷水机组无须配备专业人员管理，维护费用低等，最终确定采用方案二风冷模块式冷水机组作为该综合楼空调冷源。