陸蘭晶，鄭 云，周 舟

(廣西建設(shè)職業(yè)技術(shù)學(xué)院，廣西 南寧 533000)

隨著人們生活水平不斷提高，利用空調(diào)滿足居住舒適度的建筑逐年增加。針對(duì)不同建筑，科學(xué)合理的空調(diào)冷熱源方案，不僅可為業(yè)主節(jié)省初投資，降低空調(diào)運(yùn)行耗能，還能保證空調(diào)系統(tǒng)可靠地穩(wěn)定運(yùn)行。[1]在選擇空調(diào)冷熱源時(shí)，為使選擇的空調(diào)方案科學(xué)合理，必須進(jìn)行較為詳細(xì)的經(jīng)濟(jì)性和實(shí)用性方案比較。以下以廣西建設(shè)職業(yè)技術(shù)學(xué)院新校區(qū)綜合樓為例對(duì)擬定的兩種空調(diào)冷源方案進(jìn)行比較分析。

1 工程項(xiàng)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(shè)計(jì)范圍包括一至五層圖書館、信息中心的中央空調(diào)系統(tǒng)。

2 空調(diào)冷源

空調(diào)冷熱源是中央空調(diào)系統(tǒng)的核心組成部分，其設(shè)計(jì)科學(xué)合理與否直接影響整個(gè)空調(diào)系統(tǒng)的運(yùn)行狀況、經(jīng)濟(jì)效果和節(jié)能效益。[2]在南方常見的針對(duì)辦公建筑類中央空調(diào)冷熱源方案有水冷冷水機(jī)組、風(fēng)冷式模塊機(jī)組、水源熱泵機(jī)組等。

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

3 方案分析

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

方案二：風(fēng)冷模塊式冷水機(jī)組。此方案主要設(shè)備有風(fēng)冷模塊式冷水機(jī)組、冷凍水泵以及分集水器。本工程分為兩個(gè)獨(dú)立的空調(diào)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(jī)；系統(tǒng)二采用3組模塊機(jī)。分別設(shè)置于裙樓屋面的西北側(cè)和東南側(cè)。

4 方案比較

4.1 技術(shù)比較

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

方案二的技術(shù)優(yōu)點(diǎn)：一是風(fēng)冷模塊式冷水機(jī)組設(shè)置于裙樓樓頂上，不占用建筑內(nèi)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(shè)備及相關(guān)管網(wǎng)，減少了部分設(shè)備初投資和運(yùn)行費(fèi)用；三是可縮短一定施工周期，該機(jī)組一般各為獨(dú)立整機(jī)式，安裝管理均方便。缺點(diǎn)：一是設(shè)備初投資較高；二是風(fēng)冷模塊式冷水機(jī)組設(shè)置于裙樓屋面，設(shè)備的運(yùn)行噪聲需控制在可接受范圍；三是風(fēng)冷機(jī)組COP能效比水冷機(jī)組低，其運(yùn)行費(fèi)用較高。

4.2 初投資比較

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

表1 方案一初投資費(fèi)用

表2 方案二初投資費(fèi)用

4.3 年運(yùn)行費(fèi)用比較

運(yùn)行費(fèi)用主要包括各主機(jī)及輔助設(shè)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(gè)月(4～10月)?？紤]本綜合樓學(xué)生暑假時(shí)，圖書館與信息中心停止運(yùn)行，故夏季制冷運(yùn)行期定為5個(gè)月，共150天。每天中央空調(diào)運(yùn)行8 小時(shí)。根據(jù)相似項(xiàng)目的工程經(jīng)驗(yàn)值，對(duì)本綜合樓不同空調(diào)負(fù)荷運(yùn)行天數(shù)定為100%為30天，60%為80天，30%為40天。其中南寧電價(jià)按照均價(jià)為0.6元/度計(jì)算。各方案的年運(yùn)行費(fèi)用見表3、表4。

表3 方案一年運(yùn)行費(fèi)用

表4 方案二年運(yùn)行費(fèi)用

5 總結(jié)評(píng)價(jià)

對(duì)于兩種不同空調(diào)冷源方案的初投資和運(yùn)行費(fèi)用的對(duì)比見表5。

表5 初投資和運(yùn)行費(fèi)用對(duì)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?yàn)椋?1)方案二，(2)方案一。從運(yùn)行費(fèi)用來說，方案一的年運(yùn)行費(fèi)用較為節(jié)省，其優(yōu)先順序?yàn)椋?1)方案一，(2)方案二。但方案年運(yùn)行費(fèi)用中均未考慮到管理費(fèi)和維修費(fèi)，水冷冷水機(jī)組根據(jù)規(guī)范要求需要專業(yè)人員管理，年管理費(fèi)用約為2萬元，同時(shí)定期的維修費(fèi)用一年至少需1萬元。還有冷卻水系統(tǒng)的年耗水費(fèi)和清洗費(fèi)用的計(jì)入，兩種方案的年運(yùn)行費(fèi)用相差是很小的。

此外，風(fēng)冷模塊式冷水機(jī)組省去了冷卻水泵、冷卻塔風(fēng)機(jī)的電耗及補(bǔ)水水耗。相關(guān)研究表明，當(dāng)風(fēng)冷機(jī)組能效比超過3.3，其綜合經(jīng)濟(jì)性可與能效比約為4.5的水冷螺桿式冷水機(jī)組相當(dāng)。[3]南寧夏季持續(xù)時(shí)間長(zhǎng)、空氣濕度大，一般為73%左右，冷卻塔的進(jìn)出水溫應(yīng)為32℃/37℃，而非名義工況的30℃/35℃，故水冷機(jī)組實(shí)際能效比將低于名義工況數(shù)據(jù)。即方案一在運(yùn)行中耗功率比理論值要大，這必然加大用電量，增加年運(yùn)行費(fèi)用。

綜合分析可知，水冷式冷水機(jī)組制冷系統(tǒng)在一次性投資方面和運(yùn)行費(fèi)用方面沒有明顯的優(yōu)勢(shì)。考慮到風(fēng)冷模塊式冷水機(jī)組無須配備專業(yè)人員管理，維護(hù)費(fèi)用低等，最終確定采用方案二風(fēng)冷模塊式冷水機(jī)組作為該綜合樓空調(diào)冷源。