某商務酒店空調系統冷熱源優化設計與經濟性分析

摘 要：在空調系統設計中，冷熱源的選擇要考慮多方面的因素，本文以武漢某商務酒店為例，介紹了水冷螺桿冷水機組+蒸汽板換和溴化鋰吸收式冷水機組兩種不同的冷熱源方案，并對兩種方案就空調季的能耗、初投資、運行費用和年計算費用等四方面進行了對比分析，確定了適合該項目的最優方案。

關鍵詞：冷熱源；水冷螺桿冷水機組；溴化鋰吸收式冷水機組；對比分析

DOI：10.16640/j.cnki.37-1222/t.2018.19.034

0 引言

空調冷熱源方案設計是一個綜合性比較分析的過程，該設計過程首先要充分考慮實際的使用條件，在確定使用條件、使用范圍之后，選擇幾個滿足使用要求的方案，再從能耗情況、經濟效益以及維護管理等各個方面綜合比對這些備選方案，從中確定一個適合項目要求的最佳方案。而所謂最佳方案也只能是在一定范圍內的相對而言，在對各個方案進行比較的過程中，我們主要利用一些相關的指標來標識各個方案的優劣程度，下面就以武漢某商務酒店為例進行分析。

1 項目概況

該項目位于武漢關山大道光谷當代國際花園內，是一棟九層商務酒店，一層為餐廳及酒店大堂，二層為多功能廳，三～九層為客房部分。酒店大堂下方為地下室，作為設備用房使用。項目地塊不規則，場地地勢平坦，東西長，南北寬。是總建筑面積1.08萬m2，建筑高度為31.8m的一類高層建筑。

2 冷熱源優化設計

冷熱源是整個空調系統中耗能較高的部分，而且這一環節的成本造價也比較高，該環節的設計質量好壞直接決定用戶冷熱需求是否能夠得到滿足。本工程為位于湖北省武漢市東湖技術開發區光谷大道，在考慮冷熱源方案時主要考慮如下因素：

（1）工程所在區域有城市電網、城市管道天然氣供應，周邊有關山熱點城的熱力外網，無化工廠、污水處理廠等。

（2）建筑的冬夏冷熱負荷不平衡，餐飲、辦公、客房等主要功能區，各功能區的負荷特點和使用特點有較明顯的差異。餐廳區在房間使用上具有非持續性和隨機性，要求空調系統調節靈活，不適合并入集中系統，但由于規模較小，不適合單獨設系統，故所有區域設集中空調系統，需對冷熱源方案進行初選，然后進行技術經濟分析和能耗分析，確定最終結果。

根據該酒店建筑的投入實際使用后的特點以及武漢地區的能源情況，結合各大設計院已竣工的優秀設計案例，且項目所在地有關山熱電廠高壓蒸汽管道系統，空調系統冷熱源方案初選：

1）冷卻塔散熱電制冷（水冷螺桿冷水機組）+蒸汽板換。此方案為傳統方案，技術比較成熟，設備可選范圍廣，初投資低，但運行能耗較大。

2）蒸汽雙效型溴化鋰吸收式冷水機組。蒸汽雙效型溴化鋰吸收式冷水機組具有明顯的節電優點，可以在夏季用氣低谷利用較便宜的高壓蒸汽資源，冬季不需要建鍋爐房。其工質為溴化鋰水溶液，無毒、對大氣環境無破壞作用，同時還具有真空運行安全可靠、機組振動小、噪聲低等優點，本項目區域有熱電廠區域供熱管道，因此該方案可作為備選方案之一。

根據冷暖負荷計算結果，進行兩個冷熱源方案的設備選型，具體選型詳見表2-1及表2-2。其中方案一選用螺桿式冷水機組，螺桿機在冷負荷較小的情況下，運行效率較高。方案二則是基于關山電廠區域蒸汽管道系統，夏季能提供較低價格高壓蒸汽，選用蒸汽式直燃機。

3 各方案的年總能耗計算

方案一為電力驅動，方案二為熱力驅動，熱能和電能的“品位”不同，所以進行能耗比較時，需將電能和熱能轉化為相同標準的能源形式。本次計算對比中，將其轉化為一次能源，兩個方案的能耗對比如表3-1所示。

一次能耗比較的結果能看出，方案二的節能效果要好很多，但是節能不一定意味著會節約運行費用，我們還要看具體的能源價格，方案二之所以節能，是因為多種能源優勢互補，夏季利用蒸汽直燃機制冷剛好與冬季集中供暖時間錯峰使用，有利于提高熱電廠的能源利用率，能源效率高。

4 各方案的經濟性分析

判斷設計方案的優劣離不開經濟性評價，當地電價為1.03元/kwh，而電廠蒸汽的價格為180元/t，即使是節能方案也未必是節約運行費用的，下面我們再從初投資和運行費用方面對兩個方案進一步的比較。

4.1 初投資

初投資包括設備購置費、安裝工程費、燃氣入網費和變配電設施費用。表4-1給出了兩種方案的初投資估算結果。

顯然方案一在初投資方面有比較大的優勢，兩者相差15.85萬，方案二主要在設備購置，安裝和蒸汽的入網費三個方面比方案一投入大，單純因為初投資大就否定一個方案，是不全面的，下面再來比較一下運行費用。

4.2 年運行費用

根據前述耗電量、耗氣量的計算結果和武漢市能源價格，可以計算出兩個方案的空調季的運行費用，如表4-2所示。

運行費用方案二比方案一低，低20%的運行費用直接降低了酒店經營成本。

4.3 年計算費用

由表4-1和表4-2中可以看到，在兩個方案中，方案一初投資最低，方案二年運行費用最低，為更好地進行經濟性比較，計算各方案在壽命期內的年計算費用，見表4-3。

年計算費用，方案二也是比方案一低10%，方案二還是略勝方案一。綜合能耗計算和經濟性計算的對比結果見表4-4。

比較結果表明，一次能源消耗量方案二能耗低，兩者相差較大，而且方案二的優勢大；初投資方面，由于蒸汽雙效直燃機受區域能源限制較大，在華中地區銷售一直不好，該項目最后的成交價是代理商的成本價，本文也是以實際成交價來計算的，所以兩者差別不大，但是方案二仍然要高出方案一14.6%，方案一的優勢明顯；從運行費用看，方案一高，而方案二低，節約20%的運行費用，是比較客觀的。年計算費用上兩者相差只有10%，這個指標進一步強化了方案二的優勢，所以推薦選用方案一。

5 結語

本文首先根據項目的使用功能和區域能源狀況選擇了兩種適合該商務酒店的冷熱源方案，然后對方案進行對比分析，分別從空調季的能耗、初投資、運行費用和年計算費用等四方面進行對比分析，最后總結各種方案的能耗特點和經濟性，確定該項目選用水冷螺桿冷水機組+蒸汽板換的冷熱源方式更為經濟。

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基金項目：江蘇省住建廳建設系統科技項目“蘇北地區地源熱泵技術應用研究”，項目編號：2017ZD029

作者簡介：高喜玲（1978-），女，河北唐山人，碩士研究生，講師，研究方向：暖通空調、建筑節能。