某交易采购中心空调冷热源方案比较

【摘要】　本文首先介绍了溴化锂吸收式直燃机与电动式离心制冷机组的优缺点，并对电动式离心制冷机组+真空热水机组以及溴化锂吸收式直燃机两种冷热源方案在初投资和运行费用两方面进行了经济技术分析。

【关键词】　空调冷热源；溴化锂吸收式直燃机；电动式离心制冷机组；初投资；运行费用

一、 工程概况

某交易采购中心的总建筑面积约79250平方米，其中地上建筑面积64000平方米，地下建筑面积15250平方米。地下一层为平战结合人防地下室，平时用作停车库及设备用房，战时为二等人员掩蔽部。地上建筑4层，底层层高8.7米，以上各层7.5米，主要用于各门类农产品及其它涉农产品的展示交易。各楼层中心大空间区域布置3mx3m的标准展位，西、南、北三侧布置电子交易用房，实现实物展示与电子交易相结合、团购为主结合零售的新型流通模式，东面设置货梯、临时仓库等辅助用房。

作为交易采购中心的一个重要组成部分——中央空调系统，其设备费用占较大比重。高级民用建筑中央空调系统的投资约占建筑总投资的15%以上，其中，空调冷热源部分占空调总投资的50%～70%；能耗及运行费用占日后交易采购中心运营费用的40%以上。冷热源形式的不同，它的初投资和能耗差别很大，因此在满足业主经济性的前提下，做出空调系统的决策显得尤为重要。

经过计算，本工程夏季总冷负荷为11780kW，冬季总热负荷为5543kW。一至四层展区，采用低速定风量全空气空调系统，空调机组采用全热回收型，过渡季节全新风运行。电子交易用房采用风机盘管加新风的空气——水空调系统。夏季供冷，冬季供热。

二、 冷热源特点介绍

大型建筑中央空调冷热源设备主要有吸收式机组和电力制冷机组两大类。现对以上两种冷热源的特点作一下简单介绍：

1）溴化锂吸收式制冷机是利用不同温度下溴化锂水溶液对水蒸汽的吸收与释放来实现制冷的，这种循环要利用外来热源实现制冷，常用热源为蒸汽、热水、燃气、燃油等。其中人们习惯采用热源为燃气、燃油的溴化锂机组称为直燃机。

溴冷机组的特点主要体现在以下几个方面：

a. 直燃型溴化锂吸收式机组既可夏季供冷，又可冬季供暖，又可兼顾生活热水之用，可省去采暖锅炉设备及建造锅炉房的投资与占地，并减少了基建费用。而电力空调通常只有制冷功能，还需配套锅炉或热网，虽然热泵式电力空调冬季也可供暖，但在气温低于零摄氏度的地区制热能力大幅度下降，效率也低。

b. 安装简单，噪音小。整个装置基本上是热交换器的组合体。电动部件只有功率很小的屏蔽泵，因此运转时振动小、噪声低，噪声值仅为75～80dB。运转平稳。安装简便，对安装要求低，可安装在室内、室外、底层或屋顶。安装时只需一般校平，按要求连接汽、水、电即可进行试运行。

c. 能量调节范围宽广。随外界负荷变化，能在20%～100%的范围内进行冷量的自动无级调节。即使在低负荷下运行，热效率几乎不下降，性能稳定，能适应负荷变化要求，运转效率 的提高，可以节约运行费用。

d. 消耗电量少。溴化锂吸收式机组是一种节电型产品，耗电设备仅是机组附带的冷剂泵，溶液泵等，所以耗电量很少。特别是在空调行业，对于减少电力峰谷差可以起到一定作用。不仅有利于改善供电紧张状况，而且对于提高电力负载率，改善峰谷平衡率都有十分可观的效果。

但是溴化锂吸收式机组作为一种严重缺电时期的产物，也有着其比较明显的劣势，主要体现在以下几点：

a. 一次性能源浪费大、热力系数低、综合能耗高，节电却不节能。以某直燃机为例：制冷量1454kW，制冷时燃气消耗量1100kW，电力消耗量11kW，假设燃气发电效率为50%，则直燃机的性能系数为：1454/（1100*0.5+11）=2.6。而相近制冷量的电动螺杆式机组的性能系数最低为4.60，电动离心式机组的性能系数最低为5.10（《公共建筑节能设计标准》GB 50189-2005）。

b. 冷量衰减快，整机寿命较短。溴化锂机组运行时会产生如氮、氧等不凝性气体，需及时排出，否则会使机组内真空下降，但通过抽气装置排出这些不凝性气体时，同时也将冷剂蒸汽排出，久而久之溴化锂溶液浓度升高，导致机组容易结晶，一旦结晶，消除需2～4天。在溴化锂系统中不凝性气体主要为空气、氢气等，机组内若有微量不凝性气体，其性能便会有很大的下降，若机组内不凝性气体浓度达到3％，则制冷量衰减20％。目前，国产溴化锂机组的冷量年衰减量约为10％，平均寿命较电动式制冷机组的短。

c. 溴化锂机组排热量大，其冷却水塔与冷却水系统容量相应要大（通常超出电制冷机组的30～40％），冷却水部分初投资费用及运行较高。所造成的温室效应比电动式机组严重，其SO2、CO2 的排放量约为电动式机组的1.5倍以上。

d. 与电动式制冷机组相比，溴化锂机组占地面积大、机房高度高、设备重量大，且由于燃料的特殊防爆、防火要求，其设计复杂系数高，还需要修建专门的油库等配套设施,土建费用会有相应的增加。

2）电力制冷机组中，制冷压缩机是制冷机组的关键核心部件，对系统的运行性能、噪声、振动、可靠性和使用寿命有着决定性的作用。压缩机可以分为容积型和速度型二大类。容积型压缩机通过减少压缩空间容积，提高蒸汽压力来完成压缩功能。活塞式、螺杆式压缩机等属于容积型。速度型压缩机是由旋转部件连续将角动量转给蒸汽，再将该动量转为压力能。离心压缩机是速度型中最多且最典型的一种制冷压缩机。在大中型制冷量范围内，长期以来主要使用的是螺杆式和离心式机型。由于本工程制冷量较大，本文仅考虑使用离心式制冷机组。

三、冷热源方案

根据交易采购中心的特点及使用要求，现提出以下两种典型的空调冷热源方案：

方案A：离心式冷水机组+真空热水机组

空调冷源采用3台特灵CVHG-1067离心式冷水机组，单机制冷量3516kW（1000RT）；1台特灵CVHE-420离心式冷水机组，单机制冷量1758kW（500RT）。4台冷水机组总制冷量为12306kW，冷冻水设计供回水温度为7℃－12℃；空调热源采用两台真空热水机组，设计供回水温度为60℃－50℃。冷、热水系统均采用定频一次泵+压差旁通系统。

方案B：直燃型溴化锂吸收式机组

机组选用4台远大BZ250VIIID直燃机，单机制冷量2908kW，单机制热量2242kW。夏季时4台直燃机同时供冷；冬季时3台直燃机供热。水系统采用定频一次泵+压差旁通系统。冷冻水设计供回水温度为7℃－12℃，热水设计供回水温度为65℃－57℃。

四、初投资及运行费用分析

方案A

1) 燃气增容费：450元/Nm3×305Nm3×2=274500元=27.45万元

2) 电气增容费2001年已取消

3) 变压器、高低压开关柜、电缆：150万元

方案A初投资合计：1136.24+150+27.45=1313.69万元

1) 燃气增容费：450元/Nm3×245Nm3×4=441000元=44.1万元

2) 电气增容费2001年已取消

3) 变压器、高低压开关柜、电缆：60万元

方案B初投资合计：1317.5+60+44.1=1421.6万元

2. 运行费用

分析基准：

1) 运行天数：按每年制冷150天，制热90天

2) 每天运行时间：按每天运行10小时计算

3) 平均负荷系数：均按照60%计算

4) 电价：按工业峰时电价（6~22时）0.877元/kW·h计算

5) 天然气气价：3.46元/ Nm3（4月~11月）；3.78元/ Nm3（12月~3月）

6) 天然气热值按8500kcal/ Nm3计

7) 耗电量均按设备装机容量估算

图1 夏季运行费用比较

图2 冬季运行费用比较

六、结论

现阶段无论是从初投资还是从年运行费用来考虑，对于本工程而言，方案A（离心式冷水机组+真空热水机组）都要比方案B（直燃型溴化锂吸收式机组）更经济。由于本工程地处上海，制冷时间较长，通过对两种方案夏季工况运行费用的对比，方案A更显优势。而且由于溴化锂吸收式机组占地面积大、机房高度高，且由于燃料的特殊防爆、防火要求，其设计复杂系数高，还需要修建专门的配套设施，土建成本也相应增加；并且由于溴化锂吸收式机组制冷量有一定的衰减，选型时应考虑1.1~1.2的安全系数，设备初投资也会有相应增加。

但是由于市政能源结构、政策、价格均是中央空调冷热源方案取舍的重要因素，如若在某一时期国家采用行政手段对能源政策进行调控，例如限制用电，鼓励用气，缩小电价与天然气价之间的差价，也有可能改变冷热源方案的取舍。所以对于到底是用电制冷好还是直燃机好，笔者认为存在就有其合理性，不能一概而论，任何工程都要具体问题具体分析，这样才能提供给业主比较正确的信息。

（作者单位：上海和雅房地产开发有限公司）