某金融產業園冷熱源方案比較

夏中亮，孟慶豐

（機械工業第六設計研究院有限公司，河南 鄭州 450007）

1 建筑概況與冷熱負荷概況

本項目為金融產業園工程，建設地點為鄭州鄭東新區。園區規劃布局6棟高層和8棟多層建筑以及配套服務用房組成，總建筑面積約27萬m2。主要功能為金融及配套服務產業、金融機構數據中心、災備中心、呼叫中心等后臺項目。該園區分3期建設，本文對其二期項目的冷熱源方案進行比較分析，二期項目包括4棟多層建筑和3棟高層建筑，總建筑面積8.3萬m2。各樓逐時冷負荷計算見表4，空調總冷負荷為8525kW。空調總熱負荷為7622kW。

2 方案1：電制冷離心機組+市政熱網

該方案是目前公共建筑中采用比較多的傳統中央空調冷熱源方案。在城市熱網能夠覆蓋的區域，大多優先考慮此方案。其優點是：市政供熱可靠，熱電廠的發電余熱用作采暖熱源，能源利用效率高，熱能輸送損失較少。用戶端設備簡單，運行管理方便。離心式冷水機組是大、中型工程中應用最多的機型，尤其是單機制冷量在1000kW以上的，效率較高。同時具有單機制冷量大、結構簡單、體積小、易損件少、運轉平穩。負荷調節方便，在15%～100%范圍內可以較經濟的實現無級調節[1]。

此方案的缺點是：若項目周邊沒有規劃熱力管網，則外網建設成本較高，這部分投資要由用戶分攤。

3 方案2：電制冷離心機組+燃氣鍋爐

該方案夏季仍采用電制冷離心機組。冬季用戶采用燃氣鍋爐，用戶按照需要自行決定運行時間，運行成本可自行控制及日常管理較為方便。目前燃氣鍋爐自動化程度較高可實現無人值守自動運行。缺點是：燃氣鍋爐房建設位置受到限制，承壓鍋爐需要單建鍋爐房，煙囪設置對景觀有影響。

方案1熱源主要設備初投資及運行費用 表1

方案1冷源主要設備初投資及運行費用 表2

方案2熱源主要設備初投資及運行費用(1) 表3

4 方案3：風冷熱泵機組[2]

風冷熱泵一般置于建筑的屋頂，節省了在建筑物內部設置冷凍機房的面積。由于此系統沒有冷卻水系統，省去冷卻塔、冷卻水泵從而使得制冷系統簡單，減少了冷卻水系統的日常維護保養工作與維修費用。

該方案的缺點是：設備購置費用較高，單位制冷量耗電量高于水冷機組。采用風冷熱泵冬季供暖時，隨著室外溫度降低，蒸發溫度下降，制熱性能系數COP下降。冬季建筑物需熱量與風冷熱泵供熱量之間會產生供需矛盾。當室外蒸發溫度低于0℃，水從濕空氣中凍結出來，在蒸發器上形成霜凍。蒸發器表面熱阻增大，供熱能力顯著下降。

夏季逐時冷負荷計算表 表4

方案2熱源主要設備初投資及運行費用(2) 表5

各方案冷熱源主要設備初投資及運行費用 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

風冷熱泵機組一般置于建筑的屋頂或室外平坦地面，常年暴露于室外環境中，其制冷、制熱運行受環境的影響特別大。

5 各空調冷熱源經濟分析

5.1 各空調冷熱源初投資及運行費用

不同冷熱源方案的初投資及年運行費用見表1、表3～表6。

方案3冷熱源主要設備初投資及運行費用 表9

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

5.2 冷熱源綜合對比

根據前文所敘，各空調冷熱源方案選擇及年運行費用見表9。

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

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壓縮式冷水機組，考慮冷卻水泵、冷卻塔風機的耗電。對于風冷熱泵機組考慮其風機耗電。

從表7中可以看出，再考慮了冷卻水泵及冷卻塔風機的耗電后，離心制冷機組的一次能源利用率高于風冷熱泵機組59%、53%，具有明顯的優勢。

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方案，方案二冬季由于采用燃氣鍋爐污染物排放高于方案一。

6 結 論

通過對3種冷熱源方案的一次性投資、年運行費用、經濟技術方面的分析比較，從節能、設備維護、社會效益等方面綜合考慮，該項目采用電制冷離心機組+市政熱網是合理可行的。

[1]黃翔.空調工程（第一版）[M].北京：機械工業出版社，2007.

[2]陸耀慶.實用供熱空調設計手冊（第二版）[M].北京：中國建筑工業出版社，2008.

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