廣州市某綜合辦公樓項目空調熱回收系統經濟性分析

方　標（廣東省建筑設計研究院，廣東　廣州　510010）

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廣州市某綜合辦公樓項目空調熱回收系統經濟性分析

方標（廣東省建筑設計研究院，廣東廣州510010）

通過對廣州市某綜合辦公樓項目的空調熱回收系統進行節能經濟性分析，為類似節能建筑的空調通風系統設計提供參考，對類似設施的建設有重要意義。

熱回收；空調系統；經濟性分析

引言

隨著世界范圍內礦石能源日趨緊張和能源需求迅速增長，促使人們探索節能的新途徑和提高能源的有效利用率。根據各國的能源利用水平不同，有超過50%的能源主要以廢熱的形式丟失，不僅浪費了大量寶貴的能源，還會帶來“熱島效應”。在中國，近幾年來，我國的空調熱回收技術得到了迅速發展，在實際工程應用中的節能效果相當明顯，本文對一個典型的空調主機熱回收項目進行經濟性分析，得出了其節能、經濟的系統特點，為相似項目的設計、建設提供了參考。

1　工程概況

本工程位于廣東省廣州市，是一棟集辦公、餐飲、會議、休息等功能于一體的綜合性辦公建筑，工程總建筑面積約18783.5m2，地下二層，建筑面積6656.3m2；地上十一層，建筑面積12127.2m2；建筑頂標高42.85m。其中：地下二層和地下一層為設備用房、汽車庫及文體活動室，1～夾層～2層主要為接待、辦公、餐飲用房，3～7層主要為代表休息房及會議室和多功能廳，8～11層為休息客房。目前該工程已經竣工并投入使用。

圖1　本工程效果圖

2　空調冷熱源系統

2.1項目冷熱負荷需求

根據本工程各房間的使用功能，將本工程空調區域分為2個獨立系統，對于主要是白天使用的餐廳、接待大廳、多功能廳、會議等房間，擬采用風冷螺桿式熱泵機組；對于主要是晚上使用的代表休息室，擬采用智能多聯小型中央空調系統。中央空調系統部分的建筑經過詳細的負荷計算，冷負荷約為780kW （222RT），整棟建筑設計每天60℃的生活熱水用量為30m3，使用方式為24h供應熱水，熱量需求量約為230kW。

2.2冷熱源系統方案

設計時有2個方案：

（1）空氣源熱泵機組（帶熱回收功能）+空氣能熱水機組。采用2臺制冷量為390kW的板管蒸發式冷凝螺桿冷熱水機組，冷凍水供回水溫度為7℃/12℃，冬季采暖時供回水溫差為45℃/40℃。每臺熱回收機組的熱回收量為117kW，兩臺共回收的熱量為234kW，正好滿足最大生活熱水的需要。熱回收制取的生活熱水進出水溫度為60℃/55℃，冷熱水機組放置于頂樓屋面，膨脹水箱設于天面。生活熱水部分采用三臺10P空氣能熱水主機（直熱+循環一體功能機組），每臺制熱量為40kW，作為制取生活熱水的設備。直熱模式下，冷水直接進入主機后出來的熱水溫度恒定在60℃。冷凍水泵設一級泵，水泵與主機一一對應匹配，系統原理圖詳見圖2。

（2）空氣源熱泵機組（不帶熱回收功能），與空氣能熱水系統各自單獨控制。采用2臺制冷量為390kW的風冷螺桿冷熱水機組，冷凍水供回水溫度為7℃/12℃，冬季采暖時供回水溫差為45℃/40℃。生活熱水部分采用三臺10P空氣能熱水主機（直熱+循環一體功能機組），每臺制熱量為40kW，作為制取生活熱水的設備。直熱模式下，冷水直接進入主機后出來的熱水溫度恒定在60℃。冷熱水機組放置于頂樓屋面，膨脹水箱設于天面。冷凍水泵設一級泵，水泵與主機一一對應匹配。

3　方案對比分析

上文介紹了本工程的兩種冷熱源方案，現就這兩種方案的初投資、運行費用以及投資回收期分別進行分析，并作出比較選擇。

圖2　空調水系統原理圖

3.1方案1：空氣源熱泵機組（帶熱回收功能）+空氣能熱水機組

3.1.1方案1運行費用

該方案中，空調部分選用二臺390kW帶熱回收功能空氣源螺桿式熱泵冷水機組；目的是使設備在制冷的同時把散發的熱量回收，回收熱量大約為制冷量的30%，每臺約為117kW。通過與水的熱交換，轉換成溫度約為50～55℃的生活熱水。在此過程中，所使用的熱水是完全免費的，大大節約了熱水的運行費用，同時也消除了空調設備周圍的“溫室效應”。

當空調設備在制熱（采暖）時，空調熱回收功能自動停止，由具有直熱+循環功能的空氣源熱水機組投入運行。

表1　

由表1可知，采用熱回收功能的空調熱水系統，每年節省約￥49，482.00元的運行費用。以設備運行十年計算，則可以節省49.5萬元的運行費用。

3.1.2方案1主要設備清單及初投資費用（見表2）

3.2方案2：空氣源熱泵機組（不帶熱回收功能），與空氣能熱水系統各自單獨控制。

3.2.1方案2運行費用本方案是空氣能熱水機組與空調設備使用功能完全分開，互不影響（見表3）。

3.2.2方案2主要設備清單及初投資費用（見表4）

表2　

表3　

表4　

4　結論

根據安全、可靠、節能的設計原則，如果采用空調設備帶熱回收的方案一，初投資比方案二增加了125.19-110.25= 14.94萬，年運行電費比方案二節省4.95萬元（未扣除熱回收水泵用電費用），投資回收期=14.94/4.95=3.02年，投資回收年限大于3年，建議采用方案一。方案一中的熱水控制及與給水排水專業的連接較為復雜，水力平衡也較為復雜，但尚在可控范圍內。主機熱回收系統的效率和投資回報周期計算影響因素較多且比較難以控制，本文難以一一詳細描述，僅對主要的影響因素及設計要點予以分析，為類似的系統設計提供一些參考。

［1］薛志峰，江 億.商業建筑的空調系統能耗指標分析［J］.暖通空調，2005（01）.

［2］潘愛金，李娜玲.空調熱回收系統制熱水節能分析［J］.全國建筑環境與設備技術交流大會，2009.

［3］林喜云，沈國民.空調熱回收系統的影響因素及節能分析［J］.全國暖通空調制冷學術年會，2006.

方 標（1986-），男，安徽壽縣人，工程師，碩士，從事暖通空調設計工作。

TM925.12

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2095-2066（2016）19-0146-02

2016-6-20