大比摩阻空調(diào)水系統(tǒng)可行性分析

陳海俊 刁岳峰 牟 宇 楊鴻基 楊露方

(浙江大學(xué)建筑設(shè)計(jì)研究院有限公司,杭州)

0 引言

隨著全球能源消耗的增加和環(huán)境問題的日益嚴(yán)峻,節(jié)約能源和資源成為各個領(lǐng)域關(guān)注的焦點(diǎn)之一。在建筑領(lǐng)域,空調(diào)系統(tǒng)是最耗能的系統(tǒng)之一,其運(yùn)行對能源消耗和環(huán)境影響十分顯著[1]。因此,如何在空調(diào)系統(tǒng)中實(shí)現(xiàn)資源和能源消耗的平衡成為了研究和實(shí)踐的重要課題之一。

空調(diào)水系統(tǒng)中的水管連接冷熱源和空調(diào)末端,起著輸送冷媒的作用。根據(jù)文獻(xiàn)統(tǒng)計(jì),風(fēng)機(jī)盤管加新風(fēng)機(jī)組系統(tǒng)的水系統(tǒng)投資約占整個空調(diào)系統(tǒng)投資的13.6%[2],而水系統(tǒng)的年平均耗電量占空調(diào)系統(tǒng)年總耗電量的10%～20%[3]。可見,空調(diào)水系統(tǒng)不僅在很大程度上影響項(xiàng)目建設(shè)時的投資成本,而且對后期空調(diào)系統(tǒng)的運(yùn)行費(fèi)用也有重要影響。因此,合理設(shè)計(jì)空調(diào)水系統(tǒng)具有十分重要的意義。

傳統(tǒng)設(shè)計(jì)中,空調(diào)水管的管徑通常按照設(shè)計(jì)工況下管道比摩阻不超過300 Pa/m進(jìn)行計(jì)算和選取。然而,考慮到空調(diào)系統(tǒng)在大部分時間內(nèi)處于部分負(fù)荷運(yùn)行狀態(tài),傳統(tǒng)設(shè)計(jì)方式可能導(dǎo)致管材浪費(fèi),從而增加項(xiàng)目的建造成本。采用大比摩阻的管道可以節(jié)約管材使用量,但會增加管道水力損失,進(jìn)而導(dǎo)致水泵的運(yùn)行能耗和運(yùn)行費(fèi)用增加。

為了探討大比摩阻管道的技術(shù)和經(jīng)濟(jì)可行性,選擇杭州地區(qū)一棟高層辦公樓的空調(diào)水系統(tǒng)作為研究對象,對原設(shè)計(jì)方案和采用大比摩阻方案進(jìn)行了比較。2種方案的主要區(qū)別在于水管的管徑。原設(shè)計(jì)方案的管徑按照設(shè)計(jì)工況下管道比摩阻不超過300 Pa/m進(jìn)行設(shè)計(jì),而大比摩阻方案將管道比摩阻上限提高到600 Pa/m。根據(jù)設(shè)計(jì)的管徑,可以分別計(jì)算出2種方案的水管及輔材的造價。此外,還統(tǒng)計(jì)了2種方案的水泵運(yùn)行費(fèi)用。首先,利用動態(tài)負(fù)荷模擬軟件計(jì)算了該建筑供冷季的逐時冷負(fù)荷。然后,結(jié)合空調(diào)水系統(tǒng)的管道阻力、水泵配置和末端配置情況,計(jì)算了冷水泵在逐時冷負(fù)荷下的能耗,進(jìn)而得到供冷季冷水泵的運(yùn)行能耗和運(yùn)行費(fèi)用。最后,使用財(cái)務(wù)凈現(xiàn)值(FNPV)分析法對前期節(jié)省的安裝費(fèi)用和后期增加的運(yùn)行費(fèi)用進(jìn)行了動態(tài)經(jīng)濟(jì)性分析。

1 研究對象介紹

本次研究的建筑位于杭州市內(nèi),總高度為72.46 m,地上共17層,其中1層和2層主要用作辦公配套的大堂、食堂和商業(yè),3層以上均為辦公區(qū)域。建筑地上部分的總建筑面積為27 440 m2。該建筑采用兩管制空調(diào)水系統(tǒng),冷熱源分別為冷水機(jī)組和鍋爐,冷熱水泵分開設(shè)置,末端設(shè)置風(fēng)機(jī)盤管和新風(fēng)機(jī)組。

本次研究的對象為空調(diào)水系統(tǒng)。制冷機(jī)房內(nèi)配置了2臺額定制冷量為1 758.5 kW的螺桿式冷水機(jī)組,冷水泵采用兩用一備配置,水泵參數(shù)與設(shè)計(jì)的空調(diào)水系統(tǒng)相匹配。冷水泵采用變頻泵,并配備變頻器。水泵采用壓差變流量控制。當(dāng)水系統(tǒng)的流量百分比大于50%時,同時啟動2臺水泵;當(dāng)水系統(tǒng)的流量百分比小于等于50%時,僅開啟1臺水泵。變頻器的變頻下限設(shè)定為25 Hz。當(dāng)水系統(tǒng)所需流量小于單臺水泵的變頻下限流量時,打開水力旁通管。為了充分發(fā)揮水泵變頻系統(tǒng)的節(jié)能效果,水泵采用多回路壓差監(jiān)測的壓差變流量控制方式,通過對多個末端回路進(jìn)行壓差監(jiān)測,自動設(shè)定供回水側(cè)壓差,精準(zhǔn)控制水泵揚(yáng)程。空調(diào)供回水系統(tǒng)采用立管異程、水平管同程的設(shè)計(jì)形式,每層的供回水管分別安裝動態(tài)壓差平衡閥和靜態(tài)平衡閥。空調(diào)系統(tǒng)的末端采用風(fēng)機(jī)盤管加集中新風(fēng)的形式。空調(diào)系統(tǒng)的運(yùn)行時間為07:00—18:00。圖1為空調(diào)水系統(tǒng)示意圖。

圖1 空調(diào)水系統(tǒng)示意圖

為了獲取建筑空調(diào)系統(tǒng)的逐時負(fù)荷數(shù)據(jù),本次研究使用基于DOE-2的EQUEST軟件進(jìn)行建模計(jì)算。圖2為建筑模型示意圖。建筑的主要熱工參數(shù)見表1。

2 空調(diào)冷負(fù)荷逐時模擬結(jié)果

根據(jù)負(fù)荷模擬軟件輸出的空調(diào)冷負(fù)荷結(jié)果,并結(jié)合杭州地區(qū)辦公建筑空調(diào)系統(tǒng)的實(shí)際運(yùn)行經(jīng)驗(yàn),將該辦公建筑的空調(diào)供冷季定義為5月初到10月底。當(dāng)空調(diào)計(jì)算冷負(fù)荷低于設(shè)計(jì)工況冷負(fù)荷的5%時,考慮通過開啟風(fēng)機(jī)和開窗等方式消除冷負(fù)荷,從而無需啟動空調(diào)供冷系統(tǒng)。因此,在統(tǒng)計(jì)空調(diào)系統(tǒng)實(shí)際運(yùn)行負(fù)荷時,不考慮這些小負(fù)荷的情況。圖3顯示了該空調(diào)系統(tǒng)在供冷季工作時段的逐時冷負(fù)荷情況,供冷季的最大空調(diào)冷負(fù)荷為3 428.1 kW,出現(xiàn)在6月29日16:00。在大部分的運(yùn)行時段內(nèi),空調(diào)系統(tǒng)均處于部分負(fù)荷狀態(tài)。

圖3 空調(diào)系統(tǒng)工作時段逐時冷負(fù)荷

3 水泵能耗與運(yùn)行費(fèi)用分析

3.1 水泵揚(yáng)程計(jì)算

在閉式循環(huán)水系統(tǒng)中,水泵的揚(yáng)程H用于克服管道等設(shè)備元件的阻力。水在管道中的壓力損失計(jì)算式為[4]

(1)

式中 Δp為阻力壓降,Pa;λ為摩擦阻力系數(shù);l為管段長度,m;d為管道直徑,m;v為水的流速,m/s;ρ為水的密度,kg/m3;ζ為局部阻力系數(shù)。

式(1)中等號右側(cè)前半部分表示沿程阻力,后半部分表示局部阻力。空調(diào)冷水在空調(diào)水系統(tǒng)中流經(jīng)供回水管道、盤管和閥門等設(shè)備元件時的壓力損失都可通過式(1)計(jì)算。

管道內(nèi)水流速v的計(jì)算式為

(2)

式中G為管道內(nèi)體積流量,m3/s。

管道內(nèi)流量G的計(jì)算式為

(3)

式中Q為空調(diào)冷負(fù)荷,kW;cp為水的比定壓熱容,J/(kg·℃);Δt為供回水溫差,℃,在設(shè)計(jì)的空調(diào)系統(tǒng)中,空調(diào)冷水供水溫度為7 ℃,回水溫度為12 ℃,溫差Δt=5 ℃。

綜上所述,假設(shè)管道元件設(shè)備的阻力特性不變,可得水泵在部分負(fù)荷下的揚(yáng)程計(jì)算式為

Hi=H0i2

(4)

式中Hi為部分負(fù)荷下的水泵揚(yáng)程,m;H0為設(shè)計(jì)負(fù)荷下的水泵揚(yáng)程,m;i為空調(diào)系統(tǒng)的負(fù)荷率。

由式(4)可知,部分負(fù)荷下水泵的揚(yáng)程與空調(diào)系統(tǒng)負(fù)荷率的二次冪成正比。

3.2 空調(diào)水系統(tǒng)阻力分析

按照空調(diào)系統(tǒng)阻力元件的位置劃分,空調(diào)水系統(tǒng)的管道壓力損失分為機(jī)房冷源側(cè)、冷水管道側(cè)和最不利的末端設(shè)備側(cè)3個部分。

1) 分析空調(diào)系統(tǒng)最不利的末端設(shè)備。該空調(diào)系統(tǒng)的末端設(shè)備包括風(fēng)機(jī)盤管和新風(fēng)機(jī)組。風(fēng)機(jī)盤管采用電動兩通閥進(jìn)行啟停控制,考慮整體的壓力損失為30 kPa。辦公樓的集中新風(fēng)機(jī)組安裝在屋頂新風(fēng)機(jī)房內(nèi),集中新風(fēng)機(jī)組的盤管與其前端的控制閥的總壓力損失為80 kPa。假定新風(fēng)機(jī)組的負(fù)荷與空調(diào)系統(tǒng)整體負(fù)荷等比例減小,則新風(fēng)機(jī)組的壓力損失隨著負(fù)荷率的二次冪等比例下降。當(dāng)系統(tǒng)處在高負(fù)荷率時,該新風(fēng)機(jī)組為水系統(tǒng)中的最不利末端。當(dāng)系統(tǒng)負(fù)荷率降低后,最遠(yuǎn)端的風(fēng)機(jī)盤管成為最不利的末端設(shè)備。

2) 對于管道側(cè)的壓力損失,根據(jù)空調(diào)設(shè)計(jì)負(fù)荷和設(shè)計(jì)管徑,計(jì)算出設(shè)計(jì)工況下的管道壓力損失。假定空調(diào)系統(tǒng)在部分負(fù)荷下運(yùn)行時,各區(qū)域的負(fù)荷和流量均呈現(xiàn)等比例減小,并且冷水管道的阻力特性不發(fā)生變化,則空調(diào)系統(tǒng)管道側(cè)壓力損失也隨著負(fù)荷率i的二次冪等比例下降。

3) 對于機(jī)房冷源側(cè)的壓力損失,額定制冷量為1 758.5 kW的螺桿式冷水機(jī)組蒸發(fā)器盤管在額定負(fù)荷工況下的壓力損失按80 kPa計(jì)算。在部分負(fù)荷情況下,蒸發(fā)器盤管的壓力損失也隨著負(fù)荷率i的二次冪等比例下降。

綜上所述,可以得到不同系統(tǒng)負(fù)荷率下空調(diào)水系統(tǒng)的管路壓力損失,變頻水泵通過改變?nèi)~輪轉(zhuǎn)速提供相應(yīng)的揚(yáng)程。水泵揚(yáng)程與空調(diào)系統(tǒng)負(fù)荷率i的關(guān)系如圖4所示。在設(shè)計(jì)工況下,原設(shè)計(jì)方案的水泵設(shè)計(jì)揚(yáng)程為25.1 m,而大比摩阻方案的水泵設(shè)計(jì)揚(yáng)程為35.2 m。當(dāng)空調(diào)負(fù)荷率下降時,除了受到空調(diào)最不利末端設(shè)備變化的影響外,空調(diào)系統(tǒng)的壓力損失基本呈現(xiàn)隨著負(fù)荷率i的二次冪等比例下降的規(guī)律。

圖4 變頻調(diào)速水泵在不同負(fù)荷率下的揚(yáng)程

3.3 變頻調(diào)速水泵的效率分析

根據(jù)文獻(xiàn)[5],變頻調(diào)速水泵的綜合效率ηi的計(jì)算式為

ηi=ηpηmηv

(5)

式中ηp為水泵工作效率;ηm為水泵的電動機(jī)效率;ηv為變頻器效率。

其中電動機(jī)效率ηm和變頻器效率ηv均會隨著電動機(jī)轉(zhuǎn)速的變化而變化。

根據(jù)文獻(xiàn)[6],典型的高效電動機(jī)效率ηm的計(jì)算式為

ηm=0.941 87(1-e-0.904r)

(6)

式中r為電動機(jī)的相對轉(zhuǎn)速百分比。

根據(jù)文獻(xiàn)[6],典型的高效變頻器效率ηv的計(jì)算式為

ηv=0.506 7+1.283r-1.42r2+0.584 2r3

(7)

根據(jù)穆迪公式進(jìn)行換算[7],水泵的工作效率ηp的計(jì)算式為

ηp=1-(1-ηp0)r-0.2

(8)

式中ηp0為水泵在額定工況下的工作效率,本文選取ηp0為0.79。

空調(diào)系統(tǒng)冷水泵的運(yùn)行策略為:當(dāng)系統(tǒng)的流量百分比大于50%時,啟動2臺水泵;當(dāng)系統(tǒng)流量百分比小于等于50%時,啟動1臺水泵;當(dāng)系統(tǒng)所需流量小于單臺水泵的變頻下限流量時,開啟水力旁通管。保持供回水溫差不變,系統(tǒng)流量百分比等同于空調(diào)負(fù)荷率。因此,當(dāng)空調(diào)負(fù)荷率i>0.5時,r=i;當(dāng)系統(tǒng)負(fù)荷率i≤0.5時,r=2i;當(dāng)i≤0.25時,假定水泵的功率保持不變。

在得到變頻調(diào)速水泵各分項(xiàng)效率后,根據(jù)式(5),可以得到變頻調(diào)速水泵的綜合效率隨負(fù)荷率的變化規(guī)律(見圖5)。從圖5可知:在系統(tǒng)運(yùn)行于設(shè)計(jì)工況時,變頻調(diào)速水泵綜合效率最高,達(dá)到0.71;隨著空調(diào)負(fù)荷率i的降低,變頻調(diào)速水泵的綜合效率也下降;在系統(tǒng)負(fù)荷率i降低到接近0.5時,2臺水泵的變頻器輸出頻率接近變頻下限,變頻調(diào)速水泵的綜合效率降低到0.62;當(dāng)空調(diào)系統(tǒng)負(fù)荷率i降低到0.5以后,由于水泵切換到單臺運(yùn)行,變頻調(diào)速水泵效率重新恢復(fù)至較高水平,并隨著系統(tǒng)負(fù)荷率的下降而再次降低;當(dāng)系統(tǒng)負(fù)荷率i下降到0.25以后,單臺水泵已經(jīng)運(yùn)行到變頻下限,此時通過開啟旁通管來旁通多余的水量,水泵的功耗和效率將不再隨著負(fù)荷的下降進(jìn)一步降低。

圖5 變頻調(diào)速水泵在不同負(fù)荷率下的效率

3.4 變頻調(diào)速水泵的輸入功率

水泵輸入功率的計(jì)算式為[8]

(9)

式中N為水泵輸入功率,kW;g為自由落體加速度,9.8 m/s2。

結(jié)合變頻調(diào)速水泵的效率隨負(fù)荷率的變化規(guī)律,可以得到變頻調(diào)速水泵在不同負(fù)荷率下的輸入功率,如圖6所示。在設(shè)計(jì)工況下,原設(shè)計(jì)方案的變頻調(diào)速水泵功率為55.76 kW,大比摩阻方案的變頻調(diào)速水泵功率為78.21 kW,增大比摩阻導(dǎo)致水泵功率增加40.3%。然而,隨著系統(tǒng)負(fù)荷率的下降,變頻調(diào)速水泵的功率明顯下降,且2種方案的變頻調(diào)速水泵功率差距逐漸減小。當(dāng)系統(tǒng)負(fù)荷率下降到0.25時,原設(shè)計(jì)方案的變頻調(diào)速水泵功率為2.76 kW,大比摩阻方案的變頻水泵功率為3.22 kW,增大比摩阻導(dǎo)致水泵功率僅增加16.7%。

圖6 變頻調(diào)速水泵在不同負(fù)荷率下的功率

3.5 變頻調(diào)速水泵的運(yùn)行能耗和費(fèi)用

根據(jù)模擬獲得的逐時空調(diào)冷負(fù)荷和變頻調(diào)速水泵的輸入功率,可以計(jì)算出水泵裝置的逐時輸送能耗。通過供冷季冷水泵運(yùn)行時段的逐時累計(jì),得到供冷季冷水泵裝置的能耗。原設(shè)計(jì)方案的供冷季冷水泵裝置總能耗為18 131.59 kW·h,大比摩阻方案供冷季冷水泵裝置總能耗為23 378.35 kW·h。商業(yè)平均用電價格按照0.8元/(kW·h)計(jì)算,原設(shè)計(jì)方案供冷季冷水泵裝置運(yùn)行總費(fèi)用為14 510.07元,大比摩阻方案供冷季冷水泵裝置運(yùn)行總費(fèi)用為18 702.68元,增大比摩阻導(dǎo)致運(yùn)行費(fèi)用每年增加4 192.61元,增加率為28.89%。

3.6 冷水系統(tǒng)耗電輸冷比分析

循環(huán)水泵耗電輸冷比的計(jì)算式為[9]

(10)

式中RC為循環(huán)水泵的耗電輸冷比(ECR);ηb為每臺運(yùn)行水泵對應(yīng)設(shè)計(jì)工作點(diǎn)的效率;A為與水泵流量有關(guān)的計(jì)算系數(shù),本次選取0.003 749;B為與機(jī)房及用戶的水阻力有關(guān)的計(jì)算系數(shù),本次選取28;α為與∑L有關(guān)的計(jì)算系數(shù),本次選取0.02;∑L為機(jī)房至該系統(tǒng)最遠(yuǎn)用戶的供回水管道的總長度,m,根據(jù)規(guī)范[9]附錄中的條文解釋,當(dāng)最遠(yuǎn)用戶為風(fēng)機(jī)盤管時,∑L應(yīng)按機(jī)房出口至最遠(yuǎn)端風(fēng)機(jī)盤管的供回水管道總長度減去100 m確定,本次選取的∑L為225 m。

經(jīng)過計(jì)算,原設(shè)計(jì)方案的耗電輸冷比為0.017 3,大比摩阻方案的耗電輸冷比為0.024 2。而根據(jù)規(guī)范[9]要求,判定值均為0.024 4。可以看出,2種方案的耗電輸冷比均滿足規(guī)范要求。

4 造價成本分析

增大比摩阻減少了空調(diào)供回水管及輔材的造價,但同時增加了變頻水泵裝置的成本。為了定量分析大比摩阻方案的經(jīng)濟(jì)性,對空調(diào)水系統(tǒng)中發(fā)生變化的主材部分進(jìn)行了成本統(tǒng)計(jì),包括管道、保溫材料、閥門和水泵系統(tǒng)。不發(fā)生變化的冷凝水管、空調(diào)末端設(shè)備和冷源設(shè)備均不在造價的統(tǒng)計(jì)范圍內(nèi)。

4.1 水管系統(tǒng)的材料和設(shè)備

水管系統(tǒng)的材料、輔材和配件均按照相關(guān)規(guī)范要求進(jìn)行選擇。

1) 空調(diào)系統(tǒng)的供回水管道材料根據(jù)管徑選取。管徑≤DN80,采用標(biāo)準(zhǔn)鍍鋅鋼管;DN100≤管徑≤DN200,采用無縫鍍鋅鋼管;管徑≥DN250,采用螺旋縫埋弧焊接鋼管。鋼管的厚度根據(jù)相應(yīng)的管材標(biāo)準(zhǔn)選取。

2) 空調(diào)供回水管的保溫材料采用閉孔柔性泡沫橡塑海綿。管徑≤DN50,保溫層厚度為28 mm;DN70≤管徑≤DN300,保溫層厚度為32 mm。

3) 統(tǒng)計(jì)的空調(diào)水系統(tǒng)閥門包括用于管道切斷的閘閥和蝶閥,以及安裝在每層水平供回水干管上的動態(tài)壓差平衡閥和靜態(tài)平衡閥。平衡閥的選型同時考慮調(diào)節(jié)控制精度和經(jīng)濟(jì)性。

4) 變頻水泵裝置包括冷水泵和變頻設(shè)備。水泵采用臥式單級單吸離心泵,內(nèi)置變頻電動機(jī),并配置變頻設(shè)備。

4.2 水管系統(tǒng)的造價

水管系統(tǒng)的材料和設(shè)備及人工成本根據(jù)市場信息價和市場詢價確定,所統(tǒng)計(jì)的價格口徑均為完工成本。原設(shè)計(jì)方案的管材、保溫材料、閥門和變頻水泵裝置的造價分別為88.08萬、14.21萬、29.49萬、13.30萬元,總造價為145.08萬元;而增大比摩阻后,管材、保溫材料、閥門和變頻水泵裝置的造價分別為72.71萬、12.07萬、22.66萬、17.08萬元,總造價為124.52萬元。大比摩阻方案成本節(jié)約20.56萬元,直接節(jié)約率為16.5%。

5 經(jīng)濟(jì)性評價

該建筑設(shè)計(jì)熱負(fù)荷為設(shè)計(jì)冷負(fù)荷的52%,而供熱的供回水溫差為供冷的2倍,因此設(shè)計(jì)工況的熱水流量僅為設(shè)計(jì)工況冷水流量的26%。在設(shè)計(jì)供熱工況下,常規(guī)比摩阻方案的平均管道比摩阻僅為14.5 Pa/m,大比摩阻方案的平均管道比摩阻也只有31.2 Pa/m,2種方案的管道水力損失大約分別只占總水力損失的20%和30%,兩者區(qū)別較小。因此,本次經(jīng)濟(jì)性分析中,只分析增大比摩阻對冷水泵系統(tǒng)的投資和運(yùn)行費(fèi)用的影響。

本次經(jīng)濟(jì)性評價選取的動態(tài)分析方法是財(cái)務(wù)凈現(xiàn)值(FNPV)分析法。該方法將不同時間段的現(xiàn)金流進(jìn)行折現(xiàn)計(jì)算,能夠較全面地反映整個計(jì)算期的經(jīng)濟(jì)效果。

財(cái)務(wù)凈現(xiàn)值的計(jì)算式為

(11)

式中VF為財(cái)務(wù)凈現(xiàn)值;Ct為技術(shù)方案第t年的凈現(xiàn)金流;ic為基準(zhǔn)收益率;n為技術(shù)方案計(jì)算期。

在本次分析中,當(dāng)t=0時,C0為大比摩阻方案節(jié)省的初投資;t≥1時,Ct為每年因增大比摩阻導(dǎo)致增加的運(yùn)行費(fèi)用。基準(zhǔn)收益率ic設(shè)定為5%,技術(shù)方案計(jì)算期n按管道使用壽命周期20 a計(jì)算。

經(jīng)過計(jì)算,財(cái)務(wù)凈現(xiàn)值為15.07萬元,該費(fèi)用表示在管道的使用壽命周期內(nèi)將增加的電費(fèi)支出折現(xiàn)到建造時仍然節(jié)省的費(fèi)用。相對于原設(shè)計(jì)方案的建造費(fèi)用145.08萬元,節(jié)約率為10.39%。

6 結(jié)束語

本研究對于在杭州地區(qū)高層辦公樓的空調(diào)水系統(tǒng)中應(yīng)用大比摩阻管道的技術(shù)和經(jīng)濟(jì)可行性進(jìn)行了探討。本文案例的研究結(jié)果表明,通過合理設(shè)計(jì)空調(diào)管路,大比摩阻方案的耗電輸冷比指標(biāo)也可滿足規(guī)范要求。另外,在運(yùn)維得當(dāng)?shù)那疤嵯?大比摩阻方案在壽命周期內(nèi)能夠節(jié)省項(xiàng)目費(fèi)用。大比摩阻方案在空調(diào)水系統(tǒng)管路的初始建造成本方面有顯著優(yōu)勢,節(jié)約率為16.5%。雖然增大比摩阻會導(dǎo)致水泵裝置運(yùn)行費(fèi)用增加28.89%,但綜合考慮后發(fā)現(xiàn)整體經(jīng)濟(jì)效益可觀。通過財(cái)務(wù)凈現(xiàn)值法評估,大比摩阻方案在管道使用壽命周期內(nèi)達(dá)到了10.39%的節(jié)約率。因此,從經(jīng)濟(jì)性角度出發(fā),采用大比摩阻空調(diào)水系統(tǒng)具有一定的可行性,但仍需從節(jié)能降耗的維度對設(shè)計(jì)方案進(jìn)行評判,最終根據(jù)實(shí)際工程的建設(shè)條件與運(yùn)營目標(biāo),選取最優(yōu)方案。

然而,本研究存在較大局限性,僅基于杭州地區(qū)的一個高層辦公樓,適用性有限。后續(xù)研究可考慮擴(kuò)大樣本范圍,結(jié)合更多地區(qū)的數(shù)據(jù)進(jìn)行進(jìn)一步驗(yàn)證和優(yōu)化,提出更加合理的大比摩阻方案,探索使用大比摩阻方案的邊界條件。同時,可以探索其他技術(shù)手段與管徑優(yōu)化相結(jié)合,在空調(diào)系統(tǒng)的節(jié)能與節(jié)材之間找到更好的平衡。總體而言,本研究對于面向系統(tǒng)運(yùn)行和面向全壽命周期成本控制的精細(xì)化設(shè)計(jì)具有一定的理論和實(shí)踐指導(dǎo)意義。