李海峰

摘要：從初投資和運(yùn)行費(fèi)用角度，對(duì)深圳某商場(chǎng)建筑進(jìn)行了冰蓄冷和常規(guī)空調(diào)系統(tǒng)的比較，并計(jì)算不同負(fù)荷計(jì)算日的系統(tǒng)運(yùn)行電費(fèi)，綜合給出了系統(tǒng)的投入費(fèi)用，包括主要設(shè)備投資費(fèi)、自控系統(tǒng)投資費(fèi)、系統(tǒng)施工安裝費(fèi)、配電設(shè)施費(fèi)、系統(tǒng)運(yùn)行電費(fèi)以及因機(jī)房面積差產(chǎn)生的收益差額。

關(guān)鍵詞：冰蓄冷經(jīng)濟(jì)比較投資回收期

1前言

冰蓄冷中央空調(diào)系統(tǒng)具有獨(dú)特的技術(shù)特點(diǎn)，如對(duì)電網(wǎng)的平衡負(fù)荷作用，提高了發(fā)配電設(shè)施的利用率；對(duì)用戶而言，冰蓄冷系統(tǒng)具有減少制冷機(jī)一次性投資，減少變壓器配電容量與配電設(shè)施費(fèi)，利用峰谷電價(jià)優(yōu)惠政策，節(jié)約運(yùn)行電費(fèi)的特點(diǎn)。

本文就深圳某商業(yè)建筑采用冰蓄冷制冷系統(tǒng)和常規(guī)制冷系統(tǒng)進(jìn)行了投資和運(yùn)行費(fèi)用的整體比較。計(jì)算結(jié)果比較接近實(shí)際運(yùn)行結(jié)果，具有一定的項(xiàng)目參考價(jià)值。

2工程介紹

本工程位于深圳市，為一座 5層的商業(yè)綜合體，使用功能包括了商場(chǎng)（零售、百貨）、超市、娛樂(lè)（溜冰場(chǎng)、電影院）和餐飲?？偨ㄖ娣e約為103893㎡。業(yè)主根據(jù)日后運(yùn)營(yíng)管理方面考慮，決定電影院區(qū)域（建筑面積約為4600㎡）和超市區(qū)域（建筑面積約為8550㎡）單獨(dú)設(shè)置空調(diào)系統(tǒng)。故本項(xiàng)目本次需要考慮中央空調(diào)系統(tǒng)的區(qū)域建筑面積約為90743㎡。

3設(shè)計(jì)參數(shù)

3.1 氣象參數(shù)

深圳市（汕尾氣象站）設(shè)計(jì)氣象參數(shù)為：

夏季空調(diào)室外計(jì)算干球溫度 32.3℃

夏季空調(diào)室外計(jì)算濕球溫度 27.8℃

夏季空調(diào)室外計(jì)算日平均溫度 29.6℃

3.2 建筑冷負(fù)荷

由冷負(fù)荷指標(biāo)估算本項(xiàng)目總冷負(fù)荷，其中零售區(qū)域所需的冷負(fù)荷為6381KW，百貨區(qū)域所需的冷負(fù)荷為1917KW，餐飲區(qū)域所需的冷負(fù)荷為3179KW，溜冰場(chǎng)所需的冷負(fù)荷為141KW，其它公共區(qū)域所需的冷負(fù)荷為5550KW。經(jīng)與業(yè)主物業(yè)管理公司商討，并結(jié)合其它項(xiàng)目經(jīng)驗(yàn)得到各個(gè)空調(diào)區(qū)域逐時(shí)冷負(fù)荷系數(shù)K值，并以此計(jì)算本空調(diào)系統(tǒng)最大冷負(fù)荷發(fā)生在設(shè)計(jì)日下午3點(diǎn)至4點(diǎn)之間，最大冷負(fù)荷值為16695KW。設(shè)計(jì)日全天總需冷容量為183399KWh。

3.3 深圳市分時(shí)電價(jià)

根據(jù)深圳市的電力政策，分時(shí)電價(jià)如下：

低谷時(shí)段8小時(shí)：（23:00～次日7:00）0.2495元/KWh

平電時(shí)段9小時(shí)：（7:00～9:00，11:30～16:00，16:30～19:00，21:00～23:00）0.7716元/KWh

尖峰時(shí)段7小時(shí)：（9:00～11:30，14:00～16:30，19:00～21:00）0.9771元/KWh

4冰蓄冷制冷系統(tǒng)

根據(jù)業(yè)主的要求，考慮使用分量蓄冰形式。選用3臺(tái)制冷量為1000RT的雙工況制冷機(jī)組用于制冰和供冷。在設(shè)計(jì)日條件下，夜間23:00至次日7:00電力低谷期內(nèi)開(kāi)機(jī)8小時(shí)制冰，制取的冰蓄存在蓄冰裝置中。在建筑物空調(diào)設(shè)計(jì)日的白天，利用蓄冰裝置融冰和雙工況主機(jī)聯(lián)合供冷，滿足建筑物冷負(fù)荷的需要；而在部分負(fù)荷時(shí)，系統(tǒng)將依據(jù)實(shí)際的冷負(fù)荷需求，通過(guò)控制系統(tǒng)調(diào)節(jié)運(yùn)行模式，自動(dòng)調(diào)整每一時(shí)段內(nèi)蓄冰裝置融冰供冷及主機(jī)供冷的相對(duì)應(yīng)比例，按照蓄冰裝置優(yōu)先供冷的原則，最大限度地控制主機(jī)在電力高峰期間的運(yùn)行，節(jié)省運(yùn)行費(fèi)用。

本制冷系統(tǒng)主要投資項(xiàng)目有：3臺(tái)雙工況主機(jī)、3臺(tái)冷卻水泵、4臺(tái)冷凍水泵、3臺(tái)冷卻塔、1套蓄冰裝置、4臺(tái)乙二醇循環(huán)泵、3套板式換熱器、20噸100%濃度的乙二醇溶液、自控系統(tǒng)供應(yīng)及調(diào)試費(fèi)、系統(tǒng)施工費(fèi)用。以上總的投資估算價(jià)格為2228萬(wàn)元。

本制冷系統(tǒng)運(yùn)行策略為：在建筑物負(fù)荷需求較大時(shí)，夜間電價(jià)谷段全部滿負(fù)荷蓄冰，白天需冷時(shí)刻，根據(jù)電價(jià)政策的不同，平價(jià)電段優(yōu)先使主機(jī)供冷，不足時(shí)以冰蓄冷輔助供冷。從而提高主機(jī)的制冷效率，節(jié)省電費(fèi)。建筑負(fù)荷較小，且采用夜間電價(jià)谷段蓄冰冷量即可滿足負(fù)荷需求時(shí)，即采用單獨(dú)融冰供冷模式，大大節(jié)省了系統(tǒng)的運(yùn)行費(fèi)用。

通過(guò)控制系統(tǒng)調(diào)節(jié)運(yùn)行模式，自動(dòng)調(diào)整每一時(shí)段內(nèi)蓄冰裝置融冰供冷及主機(jī)供冷的相對(duì)應(yīng)比例，并避高峰運(yùn)行，以實(shí)現(xiàn)分量蓄冰模式逐步向全量蓄冰模式的運(yùn)行轉(zhuǎn)化，最大限度地控制主機(jī)在電力高峰期間的運(yùn)行，節(jié)省運(yùn)行費(fèi)用。

設(shè)計(jì)日是夏天空調(diào)負(fù)荷最高的時(shí)候，結(jié)合空調(diào)逐時(shí)冷負(fù)荷分布圖及深圳市冰蓄冷空調(diào)的電費(fèi)優(yōu)惠政策，冰蓄冷空調(diào)運(yùn)行方式入下圖所示：

5常規(guī)制冷系統(tǒng)

常規(guī)制冷系統(tǒng)冷機(jī)配置按滿足設(shè)計(jì)日的尖峰冷負(fù)荷，即16695kW設(shè)置。設(shè)計(jì)采用常規(guī)離心式冷水機(jī)組供冷方案，為保證負(fù)荷變化的運(yùn)行靈活性，選用5臺(tái)制冷量為1000RT的常規(guī)離心冷水機(jī)組用于空調(diào)系統(tǒng)。

本制冷系統(tǒng)主要投資項(xiàng)目有：5臺(tái)制冷主機(jī)、5臺(tái)冷卻水泵、6臺(tái)冷凍水泵、5臺(tái)冷卻塔、自控系統(tǒng)供應(yīng)及調(diào)試費(fèi)、系統(tǒng)施工費(fèi)用。以上總的投資估算價(jià)格為1640萬(wàn)元。

6兩方案運(yùn)行電費(fèi)比較

根據(jù)深圳市氣候及具體項(xiàng)目情況，空調(diào)年供冷使用天數(shù)按365天考慮，由于空調(diào)的使用同環(huán)境溫度密切相關(guān)，經(jīng)權(quán)衡計(jì)算，冰蓄冷空調(diào)系統(tǒng)日運(yùn)行費(fèi)用及年運(yùn)行總費(fèi)用見(jiàn)表1。

運(yùn)行負(fù)荷 100%負(fù)荷日 75%負(fù)荷日 50%負(fù)荷日 25%負(fù)荷日 15%負(fù)荷日

年運(yùn)行天數(shù)（d） 25 122 94 77 47

日運(yùn)行費(fèi)用（元） 34429 23991 14480 6424 4567

小計(jì)（萬(wàn)元） 86.07 292.68 136.11 49.46 21.47

年運(yùn)行總費(fèi)用（萬(wàn)元） 585.80

表1：冰蓄冷空調(diào)系統(tǒng)日運(yùn)行費(fèi)用及年運(yùn)行費(fèi)用表

常規(guī)空調(diào)系統(tǒng)日運(yùn)行費(fèi)用及年運(yùn)行總費(fèi)用見(jiàn)表2。

運(yùn)行負(fù)荷 100%負(fù)荷日 75%負(fù)荷日 50%負(fù)荷日 25%負(fù)荷日 15%負(fù)荷日

年運(yùn)行天數(shù)（d） 25 122 94 77 47

日運(yùn)行費(fèi)用（元） 39268 29400 21147 11102 7174

小計(jì)（萬(wàn)元） 98.17 358.67 198.78 85.49 33.72

年運(yùn)行總費(fèi)用（萬(wàn)元） 774.83

表2：常規(guī)空調(diào)系統(tǒng)日運(yùn)行費(fèi)用及年運(yùn)行費(fèi)用表

從表1和表2對(duì)比可得，冰蓄冷空調(diào)系統(tǒng)充分利用了峰谷電價(jià)的優(yōu)惠政策，年運(yùn)行費(fèi)用較常規(guī)系統(tǒng)節(jié)省約189萬(wàn)元。

7綜合經(jīng)濟(jì)性比較

本文以上內(nèi)容分別列舉了冰蓄冷制冷系統(tǒng)和常規(guī)制冷系統(tǒng)一次性初投資費(fèi)用和運(yùn)行費(fèi)用。其中一次性初投資費(fèi)用包含了主要設(shè)備和自控系統(tǒng)配置費(fèi)用，以及系統(tǒng)的施工費(fèi)用。尚未列明的費(fèi)用還應(yīng)包括機(jī)房配電設(shè)施費(fèi)用及因機(jī)房占地面積不同帶來(lái)的收益差額部分。現(xiàn)把各種投資、運(yùn)行及收益費(fèi)用匯總統(tǒng)計(jì)，見(jiàn)表3。

項(xiàng)目 冰蓄冷方案 常規(guī)方案 備注

系統(tǒng)初投資估算（萬(wàn)元） 2228 1640

機(jī)房配電設(shè)施 機(jī)房設(shè)備配電容量（KVA） 3388 4724 a.功率因素取0.85。b.配電設(shè)施費(fèi):約1000元/KVA。

機(jī)房設(shè)備配電設(shè)施費(fèi) 338.8 472.4

機(jī)房面積差額收益 機(jī)房面積（㎡） 1050 700 a.機(jī)房位于地下二層。 b.地下二層功能為停車庫(kù)，單個(gè)車位面積為12㎡；每個(gè)車位租金為約10000元/年。

年收入（萬(wàn)元/年） 0 29

系統(tǒng)運(yùn)行費(fèi)用（萬(wàn)元/年） 585.8 774.83

合計(jì) 總初投資（萬(wàn)元） 2566.8 2112.4

總年均運(yùn)行費(fèi)用（萬(wàn)元/年） 585.8 745.83

表3：各種投資、運(yùn)行及收益費(fèi)用匯總表

從上表可以看出，冰蓄冷方案一次性總投資比常規(guī)方案貴454.4萬(wàn)元，常規(guī)方案在扣除機(jī)房面積差取得的車位租金收入后的年均運(yùn)行費(fèi)用仍比冰蓄冷方案貴160.03萬(wàn)元。那么，按照本方案的對(duì)比，本項(xiàng)目若采用冰蓄冷方案大約3年后收回初投資差額。

8結(jié)論及說(shuō)明

本項(xiàng)目方案對(duì)比數(shù)據(jù)說(shuō)明，冰蓄冷空調(diào)系統(tǒng)雖然比常規(guī)空調(diào)系統(tǒng)初投資增加21.5%的費(fèi)用，但每年運(yùn)行費(fèi)用卻可以節(jié)省21.4%。而且對(duì)局部地區(qū)供電網(wǎng)絡(luò)而言，有明顯的移峰填谷作用，所得到的社會(huì)效益顯著。本項(xiàng)目冰蓄冷制冷系統(tǒng)的投資回收期約為3年。

本文雖然討論的是兩個(gè)方案機(jī)房部分的投資運(yùn)行費(fèi)用比較，但考慮到兩套方案空調(diào)系統(tǒng)末端基本相同，也即初投資相當(dāng)，故基本可以反映出整套空調(diào)系統(tǒng)的初投資和運(yùn)行費(fèi)用差別。

總體而言，在深圳地區(qū)的商場(chǎng)建筑中采用冰蓄冷空調(diào)系統(tǒng)具有較高的經(jīng)濟(jì)和社會(huì)效益，在經(jīng)濟(jì)條件允許的情況下值得推薦采用。

參考文獻(xiàn)：

陸耀慶.<<實(shí)用供熱空調(diào)設(shè)計(jì)手冊(cè)>>（第二版）

李百公.深圳寶安國(guó)際機(jī)場(chǎng)T3航站樓集中空調(diào)冷源方案設(shè)計(jì).暖通空調(diào)，40（6）：103~110.

陳小雁，李蘇瀧.冰蓄冷空調(diào)系統(tǒng)經(jīng)濟(jì)性分析.制冷與空調(diào)，7（1）：82~84.

注：文章內(nèi)所有公式及圖表請(qǐng)以PDF形式查看。