杭州某園區樓宇集中空調系統經濟性分析

蔣文，楊鵬

（1.華電電力科學研究院，浙江杭州310030；2.杭州華電能源工程有限公司，浙江杭州310030）

杭州某園區樓宇集中空調系統經濟性分析

蔣文1，2，楊鵬1，2

（1.華電電力科學研究院，浙江杭州310030；2.杭州華電能源工程有限公司，浙江杭州310030）

以杭州地區某園區樓宇集中空調系統為研究對象，介紹了具有冷熱源模式的集中空調系統的工作原理，將該模式的集中空調系統與常規分散式空調系統的經濟性進行對比，可以得出以下結論：采用集中式空調系統能夠很好地控制調節系統末端空氣性能參數，使其保持在設計值范圍內；集中空調系統夏季月份可節約電費29萬元，冬季月份可節約電費13.2萬元。

集中空調系統；分散式空調系統；經濟性

0 引言

集中式空調系統又稱中央空調系統，系統一般包括冷水機組、熱泵、冷熱水循環系統以及末端空氣處理設備，所有空氣處理設備都可以集中在空調機房內，便于集中管理和集中調節控制室內溫度。因此，在現代化城市建筑中集中空調系統備受青睞，采用集中空調系統的建筑約占90%以上[1-2]。暖通空調系統設計不僅關系到建筑室內環境參數能否滿足使用要求，而且直接關系到建筑工程投資、運行能耗、系統安全可靠性[3-9]。

杭州某園區內樓宇的集中空調系統采用冰蓄冷系統及電鍋爐蓄熱罐系統來供冷供熱。在電力負荷很低的夜間用電低谷期，夏季采用制冷機制冷，用冰蓄冷系統將冷量儲存起來，冬季采用電鍋爐蓄熱罐將熱量儲存起來；在電力負荷較高的白天用電高峰期，則把儲存的冷量或者熱量釋放出來。這樣不僅減少了煤炭消耗，以及二氧化碳、二氧化硫及氮氧化物等污染物排放，又能對電網起到削峰填谷作用，實現了節能減排、利國利民。下面以該園區內樓宇的集中空調系統為研究對象，對其設計工作原理和經濟性進行分析。

1 系統概述

1.1 負荷概述

整個園區內供能范圍包括2幢專業辦公樓。根據公共建筑節能設計標準的要求，空調供暖負荷指標為60W/m2，冷指標取為120W/m2，整個工程夏季空調設計日供冷負荷約為1820kW，冬季空調設計日供熱負荷約為883kW。

1.2 冰蓄冷系統

冰蓄冷系統采用制冷主機上游串聯雙循環回路流程、分量蓄冰模式。系統配置兩臺螺桿式雙工況主機，該主機有空調工況和制冰工況兩種運行模式，可在夜間用電低谷期制冰，并可在白天冰量不足時運行空調工況提供冷量。夜間雙工況主機全力制冰，制冰量2000R TH，設計日或負荷較大時由兩臺制冰主機與融冰聯合供冷為末端提供冷量；部分負荷及過渡季時，通過優化控制，采用一臺主機與融冰聯合供冷或融冰單供冷模式為末端提供冷量，以節約運行費用。如果有夜班加班需供冷，系統還可以實現夜間制冰兼供冷的工況。低溫冷源與末端系統采用板式換熱器隔開，換熱器乙二醇側設計供回水溫度3.5℃/11℃；冷凍水側設計供回水溫度5℃/12℃。采用冰蓄冷系統前后辦公樓全日用電情況對比如圖1所示。

圖1 采用冰蓄冷系統前后全日用電情況對比

1.3 蓄熱系統

蓄熱系統采用電熱水機組下游串聯游程，分量蓄熱模式。系統配置的電熱水機組在夜間低谷期間蓄熱，白天由蓄熱罐供熱，當負荷高峰期時，電鍋爐與蓄熱聯合供熱。蓄熱泵變頻控制，系統蓄熱至80℃，用熱至50℃。高溫熱源與末端系統采用板式換熱器隔開，板式換熱器一次側供回水溫度80℃/50℃，二次側供回水溫度55℃/45℃。

1.4 末端系統

大開間辦公區域采用單風道變風量低溫送風系統，低溫送風系統可以將從集中空氣處理機組送出的溫度較低一次風，經過高誘導比的末端送風裝置送入房間。辦公室和會議室采用風機盤管加新風系統，在該末端系統中，室外空氣在新風處理機組里面僅被處理到室內狀態點等焓的機器露點，新風進入到房間內后，由風機盤管不斷循環房間內空氣，使之通過風機盤管而被冷卻或加熱，以保持房間內的溫度和濕度要求，風機盤管內的循環水由集中冷源和熱源供應。室內設計參數見表1。

表1 辦公大樓室內設計參數

2 運行參數及經濟性分析

取杭州地區某年典型夏季月份（6月-8月）和冬季月份（12月-次年2月），在時間點9:00、12:00、16:00分別對室外環境溫度、辦公室內空氣溫度、集中空調系統供回水溫度進行監測，統計計算出各參數的月平均值，主要運行參數見表2和表3。

表2 夏季（6月-8月）集中空調系統參數

表3 冬季（12月-次年2月）集中空調系統參數

表4 典型工況日下集中空調系統和常規空調系統對比

同時根據杭州地區分時電價，即將一個典型工況日分為峰電階段（8:00-11:00，18:00-23:00）、平電階段（7:00-8:00，11:00-18:00）、谷電階段（23:00-7:00）三個階段來計量電價，調取集中空調系統負荷，統計計算出集中空調系統分別在典型夏季月份和冬季月份內的平均能耗和平均運行費用，將其與常規分散式空調平均能耗和平均運行費用對比，見表4。

從表2和表3可以看出，在杭州地區某個典型夏季月份和冬季月份，雖然室外環境溫度變化比較大，但是辦公室內空氣溫度分別在25℃和20℃左右波動，并且波動的幅度很小，而且均在夏季設計值24-26℃和冬季設計值19-21℃范圍內。由此可見，集中式空調系統可以實現控制調節運行，使其末端空氣性能參數達到設計值，并且波動幅度很小。

從表4可以看出，在滿足園區樓宇冷熱負荷的前提條件下，集中式空調系統在夏季月份和冬季月份的能耗均高于常規分散式空調系統；但集中式空調系統可以通過冷熱源儲存能量，將用電高峰期間的能耗轉移到用電低谷期間，利用峰谷電電價差值，可以節省運行電費，其中夏季月份節約電費0.3326元/(kW·h)，冬季節約電費0.3121元/(kW·h)。按照每周5個工作日、每日運行8h計算，則夏季月份（6月-8月）可節約電費29萬元，冬季月份（12月-次年2月）可節約電費13.2萬元。

3 結語

（1）采用集中式空調系統能夠很好地控制調節系統末端空氣性能參數，使其保持在設計值范圍內，并且波動幅度很小。

（2）對比于常規分散式空調系統，集中式空調系統雖然能耗要高一些，但其能夠很好地將用電高峰期的能耗轉移到用電低谷期，從而節約運行電費。經過核算，夏季月份可節約電費29萬元，冬季月份可節約電費13.2萬元。

[1]李濤，曹家樅.冰蓄冷空調系統的經濟性分析[J].能源研究與信息，2003，19（1）:32-38.

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Economic Analysis of the Central Air Condition System for Buildings in a Park at Hangzhou

JIANG Wen1，2，YANG Peng1，2
（1.Huadian Electric Power Research Institute，Hangzhou 310030，China；2.Hangzhou Huadian Energy Engineering Institute，Hangzhou 310030，China）

This article has m ade a research on centralair condition system ofa park，the operating principle ofthe system with cold/heatsource also has been introduced.The econom ic was analysed between the centralaircondition system and the distributed system.The resultshowed that：the centralair condition system can effectively controlthe perform ance param eters of the air in the house within the scope of the design value;m eanwhile，the operation cost of the central air condition system can save 0.29 m illion yuan in the sum m erseason，and 0.132 m illion yuan in the winterseason respectively.

the central air condition system；the distributed air condition system；econom ic

TU 831

B

2095-3429（2017）02-0078-03

2017-03-16

修回日期:2017-04-10

蔣文（1986-），男，碩士研究生，工程師，研究方向：火力發電廠節能與環保領域技術。

D O I:10.3969/J.ISSN.2095-3429.2017.02.018