某大型公共建筑空调系统方案比较分析_何伟

用等几方面进行比较，经过综合分析评价，得出几种方案的投资、运行情况，根据工程实际情况确定了空调系统方案。
【关键词】空调系统；初投资；运行费用；比较分析
【中图分类号】TU831.3
【文献标识码】A
【文章编号】1008-1151(2010)05-0141-02
引言
目前，随着人们对居住环境舒适度要求的不断提高，空 调建筑逐年增加。由于空调系统方案的种类很多，各个项目 应该根据实际情况，综合考虑各种因素后，选择适合的方案 以满足建筑的空调负荷。合理的空调系统方案，不仅可以节 省初投资，降低空调耗能与运行成本，而且能够保证空调系 统长期、可靠的稳定运行，环境效益显著。为了使所选择的 空调方案合理，必须进行较为详细的方案比较。下面以某工 程为例对三种空调系统方案进行分析对比。
（二）空调系统方案
根据本建筑物的使用功能及投资费用和运行费用，做出 以下三种不同的空调系统方案并进行比较分析。方案一：水 冷冷水机组方案；方案二：风冷冷水机组方案；方案三：水 源热泵机组方案。
空调系统的末端通常采取全空气系统或者风机盘管加新 风系统。全空气系统空调设备集中布置在机房，便于管理和 维修，气流组织好，能有效地采取消声和隔振措施，室内噪 音小，对于本工程的餐厅、会议中心等高大空间，可采用全 空气系统。风机盘管加新风系统布置灵活，各个空调房间互 不干扰，可单独调节室温，并可根据需要开停机组，节能效 果好，不需要回风管道，可节约建筑空间，因此在人员集中 程度大，各房间运行时间不一致，要求不同的办公室、交易 中心等小房间，选用风机盘管加新风系统形式。
2.投资比较 初投资由设备费、安装费（含材料费）、土建费、增容费 等几项费用组成。在方案分析中未计入人员工资、管理费用、 折旧费等。三种方案初投资费用见表一、表二、表三。 表一 方案一初投资费用表
设备名称 离心式冷水机组 冷冻水泵 冷却水泵 冷却塔 定压装置（膨胀水箱） 软化水箱 电子处理仪 过滤器 全自动软化水装置 总耗电量 板式换热器
运行工况，从而达到节能的目的。
5.总结
（1）经济性能评价
对于三种不同空调系统方案的投资和运行费用的对比见
表七。
表七 投资和运行费用对比
单位：万元
比较项目 建设投资费用
年运行费用
方案一 1254.8 551.3 万元
方案二 1772
645.8 万元
方案三 1609 663 万元
以上对比结果可以看出，从初投资方面来说，方案二的 投资最高，为方案一的 1.41 倍，方案三的 1.1 倍，其优先顺 序为①方案一②方案三③方案二。从运行费用来说，方案一 的年运行费用最节约，为方案二的 0.85，方案三的 0.83，其 优先顺序为①方案一②方案二③方案三。
（一）工程概况
该工程总建筑面积 194000m2，空调房间面积为 144000m2， 其中包括办公楼、交易中心、会议中心、多功能厅、餐厅等。 夏 季 空 调 冷 负 荷 13500kw ， 夏 季 空 调 单 位 面 积 冷 指 标 为 94w/m2，冬季空调热负荷为 12270kw，冬季空调单位面积热指 标为 85w/m2。
（四）方案比较
1.技术比较 方案一的优点是：①制冷机房集中，只占用地下，适宜 在大面积用时运行。②空气舒适性好，效率高。③主机寿命 达 15～20 年。缺点是①分段运转，节能性差，运行费用高。 ②无法进行部分负荷运转，只能启动整个机组。③末端设备 （风机盘管、水管等）周期短，一般 5～7 年，更换需增加费 用，破坏建筑装饰。④需要专业制冷人员定期进行运行维护。 ⑤维修量大（主机必须定期维修），费用高，时间长。⑥系统 包括设备、水泵、传感器、阀门、水处理系统、水管及控制 器等较多部分，故障诊断困难。⑦需要在地下室配备冷冻机 房。⑧空调调节方式手动控制。 方案二的优点是：①主机设置于地面绿地内，不需占用 有效建筑面积，节省土建投资。②省去了冷却水系统和冷却 塔、冷却水泵、管网及其水处理设备，节省了部分设备的投 资和运行费用。③安全保护和自动控制同时装於一个机体内， 运行可靠，管理方便。机组独立完整，且安装方便，可缩短 施工周期。缺点是①设备造价相对水冷冷水机组较高；②风 冷机组设置于地面，需符合室外景观要求；机组有一定的噪 音，会对周围的环境产生一定的影响。③风冷机组耗电量较 水冷机组耗电高，故运行费用较高。制热制冷效率低，COP 值偏低。 方案三的优点主要是：①水源热泵是最高效的空调系统， 能效比（COP 值）最高为 4～6。②这种空调系统方式不需设 冷冻机房，不设大的通风管道，不设大的锅炉房，没有冷冻 水系统，安装和投资费用大大减少。③采用水源做为空调冷 热源，温度恒定，使得热泵机组运行稳定、可靠。④应用比 较灵活，可以在过渡季节同时供冷供热。⑤供冷时省去了冷 却水塔，避免了冷却水塔的噪音、霉菌污染及水耗。⑥系统 简单，机组部件较少，维护费用低。⑦使用寿命较长，可达
1台
冷冻水泵 冷冻水泵 电子水处理仪 过滤器 定压装置（膨胀水箱） 总耗电量 板式换热器
L=320m3/h L=226m3/h
Q=4800kW
45kW 30kW
4149kW 22kW
3 万元 3 万元 1 万元 1 万元 2 万元
8台
1台
1台
1772 万元
1台
1套
12 万元
3台
1772 万元÷144000 ㎡=123 元/㎡（空调面积）
方案三 项目 夏季制冷费用 冬季供暖费用 年运行费用合计 全年每平米运行费用
水源热泵系统
3389kW×10h×0.95 元/kW·h×0.6（机组运行系数）×180 天=348 万元 4610kW×10h/天×0.95 元/kW·h×0.6（机组运行系数）×120 天=315 万元 663 万元 46 元/㎡
【收稿日期】2010-01-21 【作者简介】何伟（1977－），男，四川遂宁人，中铁十六局集团北京工程有限公司工程师，从事暖通空调及给排水工程的 施工技术工作。
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到 20 年以上。主要缺点是：①只要停机后再重新启动，必须 要用很长的时间进行通电预热，通常在 12 个小时以上。②如 果机组在冬季停止制热运行，机组的控制器一定要与机组保 持通信而且绝对不能断电，否则水管就会冻裂，使机组处于 瘫痪状态，更为严重的是造成整机冻坏。③在系统运行前还 需提前测量水源的充足度及检测水质的可靠、可信度。④冬 季采暖效果不理想，比正常空调的采暖温度低 5～6℃。⑤对 主机开关的使用要求更为严格：频繁操作会导致机组瘫痪（每 小时不能超四次）。⑥空调水系统要配膨胀水箱，循环水一定 要保证清洁干净，否则很快会产生结垢影响使用效果，而且 运行时一定要保持足够的水流量，否则也会造成热水器冻裂， 更频繁的是要清洗水过滤器，给使用带来不便。水源热泵在 使用中要停机进行维修保养。⑦机组在整体系统的维修保养 更为复杂与困难。⑧对地下水污染严重。
表五
方案二 项目 夏季制冷费用 冬季供暖费用
年运行费用合计 全年每平米运行费用
表六
风冷冷水机组系统
4149kW×10h/天×0.95 元/kW·h×0.6（机组运行系数）×180 天=426 万元 144000 ㎡×3.7 元/月·㎡×4 月=213 万 66kW×10h/天×0.95 元/kW·h×0.6（机组运行系数）×180 天=6.8 万 645.8 万元 45 元/㎡
表三 方案三初投资费用表
设备名称 螺杆式水源热泵机 组
规格 制热量 1288kW 制冷量 1234kW
耗电量 制热 370kW 制冷 259kW
价格 120 万元
数量 11 台
总费用 1609 万元
循环水泵 定压补水装置 软化水设备 打井费用
L=224m3/h
45kW
3 万元 2 万元 1 万元 12 万元
规格 制冷量 4571kW L=900m3/h L=1080m3/h L=1200m3/h
Q=4800kW
耗电量 803kW 132kW 132kW 10kW
3231kW 22kW
价格 380 万元 5 万元 5 万元 14．4 万元 2 万元 1 万元 1 万元 1 万元 0．6 万元
数量 3台 3台 3台 3台 1套 1台 1台 1台 1套
（三）方案分析
方案一：水冷冷水机组方案 此方案是目前常用的一种空调系统冷热源方式。夏季冷 源采用水冷式冷水机组，主要设备有水冷冷水机组、冷冻水泵、 冷却水泵以及分水器、集水器。设备设置于地下层的冷冻机房 内。冷却塔设置在塔楼顶上或附属房间屋顶上。共选三台换 热器，每台承担总热负荷的 40%，由市政热网提供一次热水， 经热交换机组后，提供空调热水，供回水温度为 60～50℃。 方案二：风冷冷水机组方案 夏季冷源采用风冷热泵机组，主要设备有风冷冷水机组、 冷冻水泵以及分水器、集水器。风冷冷水机组设置于室外绿
地，冷冻水泵及其它辅助设备可设置于地下三层冷冻机房。 方案三：水源热泵机组方案 水源热泵在我国的工程应用是最近几年才发展起来的，
是一种新型的空调冷热源方式。夏季采用水源热泵机组供冷， 冬季采用水源热泵系统供热，水源热泵系统是由末端（室内 空气处理末端等）系统，水源中央空调主机（又称为水源热 泵）系统和水源水系统三部分组成。该方案要求在建筑物附 近打 36 口井，井深 80～100m，12 口抽水，出水量均为 100m3/h， 24 口井回灌，保持地下水资源稳定，利用井水作为冷热源， 水源热泵机组夏季制冷，冬季供暖满足办公楼要求。
2010 年第 5 期 （总第 129 期）
大众科技 DA ZHONG KE JI
No.5，2010 (Cumulatively No.129)
某大型公共Hale Waihona Puke 筑空调系统方案比较分析何伟
（中铁十六局集团北京工程有限公司，北京 100018）
【摘 要】针对某大型公共建筑的空调系统提出三种不同类型的空调冷热源方案，并从技术性能参数、初投资以及运行费