某金融產(chǎn)業(yè)園冷熱源方案比較

夏中亮，孟慶豐

（機(jī)械工業(yè)第六設(shè)計(jì)研究院有限公司，河南 鄭州 450007）

1 建筑概況與冷熱負(fù)荷概況

本項(xiàng)目為金融產(chǎn)業(yè)園工程，建設(shè)地點(diǎn)為鄭州鄭東新區(qū)。園區(qū)規(guī)劃布局6棟高層和8棟多層建筑以及配套服務(wù)用房組成，總建筑面積約27萬m2。主要功能為金融及配套服務(wù)產(chǎn)業(yè)、金融機(jī)構(gòu)數(shù)據(jù)中心、災(zāi)備中心、呼叫中心等后臺項(xiàng)目。該園區(qū)分3期建設(shè)，本文對其二期項(xiàng)目的冷熱源方案進(jìn)行比較分析，二期項(xiàng)目包括4棟多層建筑和3棟高層建筑，總建筑面積8.3萬m2。各樓逐時(shí)冷負(fù)荷計(jì)算見表4，空調(diào)總冷負(fù)荷為8525kW?？照{(diào)總熱負(fù)荷為7622kW。

2 方案1：電制冷離心機(jī)組+市政熱網(wǎng)

該方案是目前公共建筑中采用比較多的傳統(tǒng)中央空調(diào)冷熱源方案。在城市熱網(wǎng)能夠覆蓋的區(qū)域，大多優(yōu)先考慮此方案。其優(yōu)點(diǎn)是：市政供熱可靠，熱電廠的發(fā)電余熱用作采暖熱源，能源利用效率高，熱能輸送損失較少。用戶端設(shè)備簡單，運(yùn)行管理方便。離心式冷水機(jī)組是大、中型工程中應(yīng)用最多的機(jī)型，尤其是單機(jī)制冷量在1000kW以上的，效率較高。同時(shí)具有單機(jī)制冷量大、結(jié)構(gòu)簡單、體積小、易損件少、運(yùn)轉(zhuǎn)平穩(wěn)。負(fù)荷調(diào)節(jié)方便，在15%～100%范圍內(nèi)可以較經(jīng)濟(jì)的實(shí)現(xiàn)無級調(diào)節(jié)[1]。

此方案的缺點(diǎn)是：若項(xiàng)目周邊沒有規(guī)劃熱力管網(wǎng)，則外網(wǎng)建設(shè)成本較高，這部分投資要由用戶分?jǐn)偂?/p>

3 方案2：電制冷離心機(jī)組+燃?xì)忮仩t

該方案夏季仍采用電制冷離心機(jī)組。冬季用戶采用燃?xì)忮仩t，用戶按照需要自行決定運(yùn)行時(shí)間，運(yùn)行成本可自行控制及日常管理較為方便。目前燃?xì)忮仩t自動(dòng)化程度較高可實(shí)現(xiàn)無人值守自動(dòng)運(yùn)行。缺點(diǎn)是：燃?xì)忮仩t房建設(shè)位置受到限制，承壓鍋爐需要單建鍋爐房，煙囪設(shè)置對景觀有影響。

方案1熱源主要設(shè)備初投資及運(yùn)行費(fèi)用 表1

方案1冷源主要設(shè)備初投資及運(yùn)行費(fèi)用 表2

方案2熱源主要設(shè)備初投資及運(yùn)行費(fèi)用(1) 表3

4 方案3：風(fēng)冷熱泵機(jī)組[2]

風(fēng)冷熱泵一般置于建筑的屋頂，節(jié)省了在建筑物內(nèi)部設(shè)置冷凍機(jī)房的面積。由于此系統(tǒng)沒有冷卻水系統(tǒng)，省去冷卻塔、冷卻水泵從而使得制冷系統(tǒng)簡單，減少了冷卻水系統(tǒng)的日常維護(hù)保養(yǎng)工作與維修費(fèi)用。

該方案的缺點(diǎn)是：設(shè)備購置費(fèi)用較高，單位制冷量耗電量高于水冷機(jī)組。采用風(fēng)冷熱泵冬季供暖時(shí)，隨著室外溫度降低，蒸發(fā)溫度下降，制熱性能系數(shù)COP下降。冬季建筑物需熱量與風(fēng)冷熱泵供熱量之間會產(chǎn)生供需矛盾。當(dāng)室外蒸發(fā)溫度低于0℃，水從濕空氣中凍結(jié)出來，在蒸發(fā)器上形成霜凍。蒸發(fā)器表面熱阻增大，供熱能力顯著下降。

夏季逐時(shí)冷負(fù)荷計(jì)算表 表4

方案2熱源主要設(shè)備初投資及運(yùn)行費(fèi)用(2) 表5

各方案冷熱源主要設(shè)備初投資及運(yùn)行費(fèi)用 表6

各方案冷熱源污染物排放量 表7

各方案冷熱源一次能源利用率 表8

風(fēng)冷熱泵機(jī)組一般置于建筑的屋頂或室外平坦地面，常年暴露于室外環(huán)境中，其制冷、制熱運(yùn)行受環(huán)境的影響特別大。

5 各空調(diào)冷熱源經(jīng)濟(jì)分析

5.1 各空調(diào)冷熱源初投資及運(yùn)行費(fèi)用

不同冷熱源方案的初投資及年運(yùn)行費(fèi)用見表1、表3～表6。

方案3冷熱源主要設(shè)備初投資及運(yùn)行費(fèi)用 表9

夏季供冷時(shí)間：6月～8月，共計(jì)90d，每天運(yùn)行10h。冬季供熱時(shí)間：11月中旬～第二年3月中旬，共計(jì)120d，每天運(yùn)行10h。鄭州地區(qū)電費(fèi):0.83元/(kW.h)、天然氣3.7元/Nm3。

5.2 冷熱源綜合對比

根據(jù)前文所敘，各空調(diào)冷熱源方案選擇及年運(yùn)行費(fèi)用見表9。

從表9可以看出，3個(gè)方案中，方案一無論是從冷熱源的適用性還是投資及運(yùn)行費(fèi)用都是合理可行的。方案三與方案一、二相比，初投資與運(yùn)行費(fèi)用均較高，該方案適用于項(xiàng)目地址周圍無天然氣、市政熱網(wǎng)等配套設(shè)施的前提下。

5.3 不同冷熱源方案的一次能源利用率和對環(huán)境的影響[3]

說明：第二欄中的一次能源利用率對于水冷電動(dòng)壓縮式冷水機(jī)組，考慮冷卻水泵、冷卻塔風(fēng)機(jī)的耗電。對于風(fēng)冷熱泵機(jī)組考慮其風(fēng)機(jī)耗電。

從表7中可以看出，再考慮了冷卻水泵及冷卻塔風(fēng)機(jī)的耗電后，離心制冷機(jī)組的一次能源利用率高于風(fēng)冷熱泵機(jī)組59%、53%，具有明顯的優(yōu)勢。

從表8中可以看出，方案三污染物排放量明顯高于其他兩個(gè)方案，方案二冬季由于采用燃?xì)忮仩t污染物排放高于方案一。

6 結(jié) 論

通過對3種冷熱源方案的一次性投資、年運(yùn)行費(fèi)用、經(jīng)濟(jì)技術(shù)方面的分析比較，從節(jié)能、設(shè)備維護(hù)、社會效益等方面綜合考慮，該項(xiàng)目采用電制冷離心機(jī)組+市政熱網(wǎng)是合理可行的。

[1]黃翔.空調(diào)工程（第一版）[M].北京：機(jī)械工業(yè)出版社，2007.

[2]陸耀慶.實(shí)用供熱空調(diào)設(shè)計(jì)手冊（第二版）[M].北京：中國建筑工業(yè)出版社，2008.

[3]王長龍，龍惟定，丁文婷.各種冷源的一次能耗及對環(huán)境影響的比較[J].節(jié)能技術(shù)，2000(4).