陳少玲，歐陽(yáng)長(zhǎng)文（廣州市設(shè)計(jì)院，廣東　廣州　510620）

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廣州某酒店群空調(diào)水系統(tǒng)方案比較分析

陳少玲，歐陽(yáng)長(zhǎng)文（廣州市設(shè)計(jì)院，廣東廣州510620）

本文先介紹一級(jí)泵系統(tǒng)與二級(jí)泵系統(tǒng)的特點(diǎn)，然后通過(guò)對(duì)廣州某酒店群集中供冷水系統(tǒng)一級(jí)泵系統(tǒng)及二級(jí)泵系統(tǒng)方案比較與分析，得出對(duì)于此類(lèi)型的項(xiàng)目，這兩種空調(diào)水系統(tǒng)的使用建議。

一級(jí)泵系統(tǒng)；二級(jí)泵系統(tǒng)；變頻水泵

1　前言

空調(diào)冷凍水系統(tǒng)是中央空調(diào)工程的重要組成部分，而水泵在水系統(tǒng)中又起著一個(gè)核心作用。據(jù)測(cè)算中央空調(diào)的耗能約占到建筑物總耗能的65%左右，循環(huán)水泵耗電量占整個(gè)建筑總耗電量的11.7%左右。所以合理選擇空調(diào)水系統(tǒng)對(duì)節(jié)能減排有著非常重要的意義，本文對(duì)廣州地區(qū)某酒店群為例，對(duì)空調(diào)水系統(tǒng)進(jìn)行比較分析，并給出合理的使用建議。

2　一級(jí)泵系統(tǒng)與二級(jí)泵系統(tǒng)的特點(diǎn)

一級(jí)泵系統(tǒng)分為一級(jí)泵定流量和一級(jí)泵變流量系統(tǒng)。一級(jí)泵定流量系統(tǒng)的特點(diǎn)為：一臺(tái)冷水機(jī)組配置一臺(tái)冷水泵，水泵和機(jī)組聯(lián)動(dòng)控制。由于水泵輸出流量在一段時(shí)間內(nèi)為定值，多以冷水機(jī)組的冷量改變只能通過(guò)改變供回水溫度來(lái)實(shí)現(xiàn)，系統(tǒng)始終處于大流量、小溫差的狀態(tài)，不利于節(jié)約水泵能耗。目前，只有少數(shù)標(biāo)準(zhǔn)較低的民用建筑和間歇使用是建筑在使用。

一級(jí)泵變流量系統(tǒng)［1］選擇可變流量的冷水機(jī)組，使蒸發(fā)器側(cè)流量隨著負(fù)荷側(cè)流量的變化而改變，從而最大限度地降低水泵的能耗。一級(jí)泵變流量系統(tǒng)要求冷水機(jī)組流量可變，同時(shí)，變頻水泵轉(zhuǎn)速一般由最不利環(huán)路末端壓差變化來(lái)控制。二級(jí)泵變流量系統(tǒng)［1］是在冷水機(jī)組蒸發(fā)器側(cè)流量恒定的前提下，把傳統(tǒng)的一級(jí)泵分解為兩級(jí)，在于冷源側(cè)一級(jí)泵的流量不變，二級(jí)泵則能根據(jù)末端負(fù)荷的需求調(diào)節(jié)流量。一級(jí)泵變流量系統(tǒng)和二級(jí)泵變流量系統(tǒng)原理圖如圖1。

圖1　一級(jí)泵變流量系統(tǒng)原理圖（左）和二級(jí)泵變流量系統(tǒng)原理圖（右）

由于一級(jí)泵定流量系統(tǒng)僅適用于小型工程且由于一級(jí)泵變流量的出現(xiàn)，其應(yīng)用范圍越來(lái)越小。故本文僅對(duì)一級(jí)泵變流量系統(tǒng)與二級(jí)泵變流量系統(tǒng)進(jìn)行比較。一級(jí)泵變流量特點(diǎn)：初投資小，機(jī)房面積小，冷水機(jī)組與水泵臺(tái)數(shù)不必一一對(duì)應(yīng)，水泵變頻運(yùn)行，可以最大可能降低水泵能耗。缺點(diǎn)為不同環(huán)路壓力損失較大時(shí)損耗大，水泵揚(yáng)程如選取較大時(shí)其效率降低要比二級(jí)泵系統(tǒng)高。二級(jí)泵變流量特點(diǎn)：水泵揚(yáng)程小且變流量運(yùn)行，節(jié)能；但是也存在水泵與機(jī)組必須相互對(duì)應(yīng)，初投資大，機(jī)房面積大，運(yùn)行費(fèi)高，易出現(xiàn)水泵運(yùn)行效率低，能耗高，小溫差也會(huì)導(dǎo)致冷水機(jī)組的效率降低的弊端。

3　項(xiàng)目概況

廣州某酒店群內(nèi)共有A、B兩座酒店，建筑面積約11萬(wàn)m2，其中酒店A建筑面積約6萬(wàn)m2，客房數(shù)約260間；酒店B建筑面積約5萬(wàn)m2，客房數(shù)約500間。由于管理需要，兩酒店合用空調(diào)冷熱源，能源機(jī)房設(shè)置于酒店A地下一層。對(duì)于酒店B，從酒店A提供的冷凍水主管輸送距離約240m（雙程），造成能源和水泵揚(yáng)程的損耗。通過(guò)計(jì)算后得到，當(dāng)供給酒店B冷凍水主管管徑為DN350時(shí)，兩酒店間該管段阻力損失約為5.3m，根據(jù)《公共建筑節(jié)能標(biāo)準(zhǔn)》4.3.5規(guī)定，冷凍水應(yīng)設(shè)二級(jí)泵系統(tǒng)。如將該段管徑放大為DN400時(shí)，主管管徑降為2.8m，冷凍水系統(tǒng)可按照一級(jí)泵系統(tǒng)設(shè)計(jì)。一級(jí)泵（方案一）和二級(jí)泵系統(tǒng)（方案二）機(jī)房設(shè)備選型中主機(jī)，冷卻塔、冷卻水泵和水系統(tǒng)附件設(shè)備選型一致；區(qū)別在于冷凍水泵的選型，一級(jí)泵系統(tǒng)只需選用一組變頻水泵，二級(jí)泵系統(tǒng)選用兩組水泵。

4　方案比較前提條件

（1）本次方案比較僅為冷源系統(tǒng)，熱源系統(tǒng)與冷源系統(tǒng)類(lèi)似，不在本次方案比較之列。

（2）本次方案比較僅限于冷源機(jī)房?jī)?nèi)主要設(shè)備。

（3）酒店空調(diào)負(fù)荷頻率參照某星級(jí)酒店的負(fù)荷頻率進(jìn)行計(jì)算［2］。

（4）冷水機(jī)組部分負(fù)荷的運(yùn)行策略及二級(jí)泵系統(tǒng)中冷凍水二級(jí)水泵變頻運(yùn)行策略及水泵功耗均由廠家提供。

（5）由于缺乏資料，方案一中冷凍水泵功率按實(shí)際流量對(duì)應(yīng)功率運(yùn)行計(jì)算。

（6）為了便于計(jì)算，廣州地區(qū)電價(jià)按1元/kW·h計(jì)算。

5　冷源機(jī)房初投資對(duì)比分析

從圖2可以看出，方案一和方案二初投資對(duì)比中，冷水機(jī)組、一級(jí)冷凍水泵、冷卻水泵、冷卻塔的初投資基本一致。方案二由于一級(jí)冷凍水泵采用定頻運(yùn)行策略，故變頻器投資比方案一低；但方案二由于比方案一多出一套分、集水缸及綜合水處理裝置，故其附件初投資會(huì)比方案一高。綜上所述，案一的初投資較方案二節(jié)省了50.3萬(wàn)元，約節(jié)省7.09%。

圖2　兩種方案的初投資比較

6　運(yùn)行費(fèi)用分析

本次運(yùn)行費(fèi)用對(duì)比的基礎(chǔ)條件：

（1）酒店空調(diào)負(fù)荷頻率參照某星級(jí)酒店的負(fù)荷頻率進(jìn)行計(jì)算［2］；

（2）冷水機(jī)組部分負(fù)荷的運(yùn)行策略由廠家根據(jù)末端負(fù)荷提供實(shí)際功耗，考慮此負(fù)荷下機(jī)組開(kāi)啟臺(tái)數(shù)進(jìn)行復(fù)核計(jì)算；

（3）二級(jí)泵系統(tǒng)中冷凍水二級(jí)水泵變頻運(yùn)行策略及水泵功耗由水泵廠商提供；

（4）由于缺乏資料，一級(jí)泵系統(tǒng)中冷凍水泵功率按實(shí)際流量對(duì)應(yīng)功率運(yùn)行計(jì)算。

冷源機(jī)房?jī)?nèi)兩個(gè)方案全年運(yùn)行費(fèi)用統(tǒng)計(jì)詳見(jiàn)圖3。

圖3　兩種方案的全年運(yùn)行費(fèi)比較

從圖3可以看出，兩種方案冷水機(jī)組、冷卻水泵、冷卻塔的運(yùn)行策略一致，故其運(yùn)行費(fèi)用也一致。運(yùn)行費(fèi)用的差異主要體現(xiàn)在冷凍水泵。方案二冷凍水泵運(yùn)行費(fèi)用由一級(jí)冷凍水泵及二級(jí)冷凍水泵組成，其年總運(yùn)行費(fèi)用仍比方案一節(jié)省3.78萬(wàn)元。如此小的差異我們認(rèn)為是由于方案一冷凍水泵采用了變頻控制，從而減少了與方案二的運(yùn)行費(fèi)用差距。

7　經(jīng)濟(jì)性分析

（1）從設(shè)備投資角度看，方案一的初投資較少（未考慮水管差異帶來(lái)的影響），方案二比方一多出7.09%。

（2）從運(yùn)行費(fèi)用角度看，方案二的運(yùn)行費(fèi)用較低，方案一比方案二多出0.67%。

（3）按靜態(tài)投資回收期計(jì)算，使用方案二的回收期為13.29年。

8　系統(tǒng)優(yōu)缺點(diǎn)

（1）機(jī)房面積

采用二級(jí)泵系統(tǒng)會(huì)相應(yīng)增加二級(jí)冷凍水泵，分集水器等部件，制冷機(jī)房面積相應(yīng)增大，就本項(xiàng)目規(guī)模初步估算方案二比方案一的機(jī)房面積大100m2左右。

（2）維護(hù)及管理難度

二級(jí)泵系統(tǒng)采用設(shè)備較多，系統(tǒng)集成難度較大，且供回水環(huán)路由于采用二級(jí)泵系統(tǒng)會(huì)增加水環(huán)路（冷、熱水各一對(duì)），不利于室內(nèi)管線(xiàn)綜合，也給運(yùn)營(yíng)管理公司增加了維護(hù)及管理難度。

（3）采用二級(jí)泵系統(tǒng)會(huì)增加系統(tǒng)水環(huán)路，經(jīng)過(guò)對(duì)比，方案二比方案一的主管段部分會(huì)增加約35%的費(fèi)用。

9　結(jié)論

（1）冷凍水一級(jí)泵系統(tǒng)比二級(jí)泵系統(tǒng)方案初投資低，運(yùn)行費(fèi)用雖不及二級(jí)泵系統(tǒng)經(jīng)濟(jì)，但二級(jí)泵系統(tǒng)的投資回收期較長(zhǎng)，且二級(jí)泵系統(tǒng)末端系統(tǒng)投資較大，故一級(jí)泵系統(tǒng)的經(jīng)濟(jì)性占優(yōu)。

（2）水泵變頻技術(shù)的采用在一定程度上縮短了冷凍水一級(jí)泵系統(tǒng)與二級(jí)泵系統(tǒng)之間經(jīng)濟(jì)性的差距。

（3）冷凍水二級(jí)泵系統(tǒng)比一級(jí)泵系統(tǒng)占用較多的主機(jī)房面積，其維護(hù)及管理難度亦較一級(jí)泵系統(tǒng)復(fù)雜。

（4）對(duì)于各區(qū)域使用時(shí)間一致，冷水水溫和供回水溫差要求一致且各區(qū)域管路壓力損失相差不大的中小型工程，宜采用變流量一級(jí)泵系統(tǒng)。

［1］陸耀慶.《實(shí)用供熱空調(diào)設(shè)計(jì)手冊(cè)》（第二版）.中國(guó)建筑工業(yè)出版社，2008.

［2］洪麗娟，劉傳聚.空調(diào)冷負(fù)荷時(shí)間頻數(shù)及其應(yīng)用.制冷與空調(diào)，2004，4 （6）：63～65.

陳少玲（1984-），女，工程師，碩士研究生，主要從事暖通空調(diào)設(shè)計(jì)相關(guān)工作。

TU831.3

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2095-2066（2016）12-0139-02

2016-4-7