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第 21 卷第 1 期Vol.21 l 1 2000青岛建筑工程学院学报 Journal of Qingdao Instituteof Architecture and Engineering某大厦空调系统冷热源型式的经济性分析崔红社 胡松涛(青岛建筑工程学院环境工程系,青岛 266033)王 敏(环海房地产开发公司,青岛 266071)王成宝(青岛长城空调工程有限公司,青岛 266071)摘 要 对某大厦空调系统的冷热源系统进行了全面的经济分析和比较,根据技术可行性、初投资及运行费用,提出了适宜的系统方案.关键词 冷热源,初投资,运行费,经济性中图分类号 TU831.4目前,国内空调市场有很多类型的制冷机组,大致可分为二大类:一类是电制冷机组,包括往复式制冷机组、螺杆式制冷机组以及离心式电制冷机组;另一类就是吸收式制冷机组,包括直燃型溴化锂机组、蒸汽双效吸收式溴化锂机组以及热水型溴化锂机组.这些不同类型机组各有各自的特点,具体采用什么类型要依不同的地区、建筑类型及应用场合而有所不同.在实际工程中,要依照不同的建筑类型和特点、不同的热源条件,综合分析空调系统,力求确定一个安全可靠、经济合理的方案.笔者针对青岛东部某大厦的具体情况,对几种不同的空调冷热源形式进行对比分析,探索出一套空调系统冷、热源方案的选择方法.1 工程概况该工程位于青岛市东部开发区,建筑面积为 21602m2,地上 24 层,地下一层,建筑总高度79.9m.主要用途:地下一层为设备层,地上 1 4 层为商场,5 24 层为写字楼.室内空调系统均采用风机盘管加新风系统.夏季空调设计冷负荷为 1713kW,冬季设计热负荷为 2471kW.另外,其他各方面指标如下:热力公司全年可提供 130e 高温热水,热力集资费为 128.6万元/MW,热水使用费为 46.05 元/GJ,电力增容费为 850 元/kVA,运行后电费为 0.8 元/kW.h,柴油价格为 2500 元/t.2 各种冷热源型式及特点根据所具备的条件及周围环境对以下四种方案进行分析比较.(注:采用风冷热泵机组方案由于初投资高,冬季供热量不能满足要求,故在此不列为比较项目.)收稿日期:1999)04)192.1 方案一夏季采用两台高温热水型溴化锂机组供冷,冬季采用板式换热器,将集中供热站提供的130e 高温热水经热交换提供 65 e 空调用热水.2.2.1 主要设备见表 1表 1 方案一主要设备设备名称台数参考单价/万元能耗1050kW 高温水溴化锂机组29519.4t/h 130 68e 水2400kW 换热器14冷却塔 360t/h21010kW/台冷却水泵 400t/h31.235kW/台冷冻水泵 200t/h30.522kW/台2.1.2 其他投资见表 2表 2 方案一其他项目投资项目名称万元热力增容318电力增容11.9主要设备安装材料费65.7 注:安装材料费取主要设备费的 30%.方案一总初投资为:614.6万元.2.1.3 方案特点由于供冷采用热水型溴化锂机组,存在下列不足:(1)当夏季热力公司供水温度低于设计值时,机组产冷量将大大降低.(2)运行一段时间后,由于水路管道污垢、机内不凝性气体、表面活性剂失去作用等因素,机组的制冷能力将降低 1.该方案的主要优点:(1)机组采用溴化锂溶液作为制冷剂,对人体无毒,无刺激,对臭氧层无破坏.(2)冬季均采用集中供热站产生的高温水为动力,符合环保要求,制冷机房占地面积小,系统较简单.2.2 方案二选用两台直燃型溴化锂机组,夏季可提供建筑物 7e 冷冻水,冬季可供给 60e 采暖用热水.冬季机组供热能力不足部分,可另配一台小型燃油锅炉.2.2.1 主要设备见表 340 青 岛 建 筑 工 程 学 院 学 报 第 21 卷表 3 方案二主要设备设备名称台数参考单价/万元能耗1125kW 直燃溴化锂机组1146.1电 18.5kW 柴油 86.2kg/h844kW 直燃溴化锂机组1128.3电 13.0kW 柴油 64.6kg/h1t/h 燃油锅炉110柴油 70kg/h350t/h 冷却水塔11010kW/台250t/h 冷却水塔188.2kW/台冷却水泵 350t/h3130kW/台冷冻水泵 200t/h30.522kW/台日用油箱 2m310.15储油罐 15m310.62.2.2 其他投资见表 4表 4 方案二其他项目初投资项目名称万元电力增容13主要设备安装及材料费91.7 注:同表二.方案二总初投资为 412.4 万元.2.2.3 方案特点其主要优点是:(1)一机两用,设备利用率高.(2)采用柴油为燃料,耗电量少,适用于缺电地区.(3)由于机组同时可以解决冬季供热问题,不涉及热力增容费问题,对热力增容费高的地区较为适用,尤其是对青岛地区(热力增容费为 90 万元/t 蒸汽).另外该方案也存在一些不足,主要有:(1)同 2.1.3 中的(2)条;(2)由于标准直燃型冷热水机组供热量为其供冷量的 80%,对于北方地区冬季需另配一套燃油锅炉,使系统复杂,占地面积增大,管理相对困难;(3)需设置专用的储油罐,其布置有严格的规定.新5高层民用建筑设计防火规范6作了如下的规定:当油罐总容积不超过 15m3时,允许直埋于高层建筑或裙房附近,面向油罐一面 4m范围内的建筑物外墙为防火墙时,其防火间距可不限.否则,应远离建筑物 4m 的距离直埋2.(4)机组运行时,有烟气排出,对环境有一定程度污染.2.3 方案三采用 2 台螺杆式电制冷机组制备空调用冷水.冬季用换热器将集中供热站提供 130e 高温水制备成空调及生活用水.2.3.1 主要设备见表 541第 1 期 崔红社等:某大厦空调系统冷热源型式的经济性分析 表 5 方案三主要设备设备名称台数参考单价/万元能耗920kW 螺杆制冷机290194kW/台2400kW 板式换热器24冷却水塔 200t/h265.6kW/台冷却水泵 200t/h30.720kW/台冷冻水泵 200t/h30.720kW/台2.3.2 其他项目投资见表 6表 6 方案三其他项目投资项目名称万元热力增容318电力增容40.7主要设备安装材料费60 注:同表 2.方案三总投资为:618.9 万元.2.3.3 方案特点夏季供冷采用螺杆制冷机组,机组冷量衰减程度小,运转平稳,维修率低,系统安装、操作简单、占地面积小,可以省去一套油路系统及储油罐.并且从能源利用角度来看,其能源利用率要远高于溴化锂制冷机组1.另外冬季采用集中供热站的热源,有利于烟气的集中处理,符合环保要求.大中型锅炉的效率高于小型分散锅炉的效率,有利于节约一次性能源.但该方案同样也存在以下不足:(1)由于地区热力配套政策因素影响,该方案初投资过高.(2)其制冷剂使用 R22,对臭氧层有一定的程度破坏.2.4 方案四夏季采用 2 台螺杆式电制冷机组制备空调用冷水,冬季采用两台 2t/h 燃油蒸汽锅炉供热.2.4.1 主要设备见表 7表 7 方案四主要设备设备名称台数参考单价/万元能耗920kW 螺杆制冷机290194kW/台2t 燃油蒸汽锅炉230柴油 140kg/h 台 电 5kW2400kW 板式换热器14冷却水塔 200t/h2656kW/台冷却水泵 200t/h30.720kW/台冷冻水泵 200t/h30.720kW/台储油罐 15m310.642 青 岛 建 筑 工 程 学 院 学 报 第 21 卷2.4.2 其他项目投资见表 8表 8 方案四其他项目投资项目名称万元电力增容40.7主要设备安装材料费80 注:同表 2.方案四总投资为:386.9 万元.2.4.3 方案特点夏季同方案三相同,但冬季采用自备燃油锅炉供热,使机房占地面积增加近一倍,且需要设置储油罐,要受到消防方面限制.另外是否可以设置燃油锅炉还需经当地有关部门审批,整个系统安装管理较复杂.但由于节省了热力集资费,使整个方案初投资大为降低.在场地及其他条件允许的情况下此方案应优先考虑.3 各种型式冷热源方案比较及分析3.1 初投资及机房面积比较见表 9表 9 各种方案初投资及机房面积比较方案万元机房面积 m2一614.6 其中热力集资费占 52%约 210二412.4 其中热力集资费占 0%约 250三618.9 其中热力集资费占 51%约 210四386.9 其中热力集资费占 0%约 400 注:机房造价未计入初投资之中.3.2 各种方案年运行成本比较见表 10表 10 各种方案年运行成本比较(单位:万元)项目名称方案一方案二方案三方案四年运行费用798465.177.5螺杆机组折旧008.558.55直燃机折旧017.3800燃油锅炉折旧00.6301.9热水溴化锂机组折旧12.35000水泵折旧0.3230.2850.2660.266冷却水塔折旧1.91.711.141.14电力增容折旧0.2380.260.8140.814热力集资折旧6.3606.360板式换热器折旧0.25300.2530.253机房管道材料折旧4.1615.813.85.07年运行成本104.59110.186.2895.5 注:表中年运行成本未考虑人工管理费,因其相差不多不影响最后结论.电力增容和热力增容按 50 年折旧,螺杆机组按使用寿命 20 年折旧,直燃机、燃油锅炉、热水溴化锂机组、水泵、管道、板式换热器按使用寿命 15 年折旧,冷却水塔按 10 年折旧.所有设备均采用直线折旧进行折旧,并且设备残余价值均按5%计算.43第 1 期 崔红社等:某大厦空调系统冷热源型式的经济性分析 3.3 根据不同的投资回收期计算的年运行成本比较见表 11表 11 年运行成本比较投资回收期(年)年运行成本(万元)方案一方案二方案三方案四5241193228179819416118115015160138146128 注:贷款年利率按 10%计算.3.4 可行性综合分析从表 9 可以看出,在青岛地区,四种方案初投资相差较多.方案一、三的初投资要高于方案二、四的初投资大约 50%.其主要原因是:方案一、三中热力集资费分别占其总初投资的 52%和 51%.方案四由于冬季采用燃油锅炉供热,机房面积远远超过其它三种方案.由于热力集资费过高,致使方案一、三的初投资过高,从而影响了集中供热在该地区的普及,这也是热力公司集中供热成本降不下来的主要原因之一.从静态的年运行成本来看(见表 10),方案三的年运行成本最低,而采用热水型溴化锂机组的方案一和采用直燃溴化锂机组的方案二年运行成本则较高,而方案四居中,其主要原因是不同类型的冷水机组其单位标煤耗量的制冷量不同.水冷螺杆式冷水机组的单位标煤耗量的制冷量为 46.17 59.51kJ/g,而双效吸收式冷水机组和直燃型冷水机组的单位耗煤量的制冷量为 27.67 32.82kJ/g1,所以从最终能源利用的角度来看,采用溴化锂机制冷要比螺杆机制冷浪费 40%50%的能源.从动态的投资回收期分析年运行成本(见表 11),年运行成本比较是:方案一 方案三方案二 方案四.方案二和方案四要设置日用油箱及储油罐,其安装和使用要受到消防部门的严格限制,并且要结合建筑和本身的情况加以考虑.4 结论通过对青岛东部某大厦冷热源型式的分析,得出如下结论:(1)该地区热力集资费过高,影响了集中供热的推广使用.(2)从回收期来看,应尽量采用二、四方案,在二、四方案不能满足有关消防及机房面积要求尺寸时,应采用方案三.(3)从以上分析可以看出,每一种方案都有其使用的场合及本身的特点,开发商应根据自身的资金情况,综合考虑初投资、运行费用、机房面积、消防等因素,作出最佳选择.参考文献1 徐稳龙.直燃型冷热水机组的应用分析.暖通空调,1997(6):21 242 5高层民用建筑设计防火规范6编写组.GB50045 95 高层民用建筑设计防火规范.北京:中国计划出版社,1998,34 3944 青 岛 建 筑 工 程 学 院 学 报 第 21 卷Analysis on the Economy of Chiller and HeaterTypes of Air Conditioning System of a BuildingCui Hongshe Hu Songtao(Dept.Of Environmental Engineering,QIAE)Wang Min(Huan hai Real Estate Co.Ltd.)Wang Chengbao(Qingdao Greatwall Air Conditioning Co.Ltd.)Abstract Economic analysis and comparison of chiller and heater type of air conditioning for abuilding are done.Based on technical feasibility,investments and running costs of these systems,asuitable heater and chiller type is provided.Key Words Chiller and heater,investment,running cost,economy作者简介 崔红社,男,29岁,助教(上接第 19 页)Reinforced Concrete Plate on Elastic Foundation Calculatedby Spline Boundary Element MethodsZhang Weixing(Dean.s office,QIAE)Abstract For scholars and engineers the bending of reinforced concrete plates,especially freeboundary plates,on elastic foundation has long been a concerned problem.This paper provides asolution by spline boundary element method leading to higher accuracy with,moreover we can getthe displacement less freedoms used,rotation,bending moment and torsion at any point in theplate subjected to any loading.Key words spline boundary element,elastic foundation,reinforced concrete plate作者简介 张伟星,男,40岁,副教授45第 1 期 崔红社等:某大厦空调系统冷热源型式的经济性分析