烏魯木齊四種冷源空調(diào)系統(tǒng)的運(yùn)行費(fèi)用比較(一）

　　摘要：本文以烏魯木齊的一項(xiàng)商業(yè)建筑物為工程實(shí)例，在確定室外氣侯條件、室內(nèi)設(shè)計(jì)標(biāo)準(zhǔn)、冷熱負(fù)荷與濕負(fù)荷特點(diǎn)等情況下，結(jié)合當(dāng)?shù)氐哪茉矗ㄈ缑?、電、氣等）和水價(jià)格，除對(duì)常規(guī)典型的電制冷空調(diào)系統(tǒng)—方案1、直燃型溴化鋰制冷空調(diào)系統(tǒng)—方案2的全部耗電量、耗氣量、耗水量進(jìn)行冬、夏季全年設(shè)計(jì)計(jì)算分析外，還對(duì)地?zé)崴礋岜每照{(diào)系統(tǒng)—方案3、蒸發(fā)冷卻天然冷源空調(diào)系統(tǒng)—方案4進(jìn)行了計(jì)算分析，從而客觀地給出在烏魯木齊各種空調(diào)系統(tǒng)在設(shè)計(jì)工況下的運(yùn)行費(fèi)用。

　　關(guān)鍵詞：電制冷溴化鋰制冷直燃機(jī)蒸發(fā)冷卻空調(diào)水源熱泵

　　烏魯木齊地區(qū)室外氣候特點(diǎn)是：1、夏季空調(diào)系統(tǒng)運(yùn)行時(shí)間不長（最熱月平均溫度23.5℃）、冷負(fù)荷相對(duì)不是很大，室外空氣干燥（最熱月14時(shí)平均室外相對(duì)濕度31%），每天晝夜溫差較大，沒有新風(fēng)冷負(fù)荷(室外計(jì)算濕球溫度TWS=18.5℃)；2、冬季屬嚴(yán)寒地區(qū)，空調(diào)系統(tǒng)運(yùn)行時(shí)間長（設(shè)計(jì)計(jì)算用采暖期天數(shù)177天），熱負(fù)荷較大,尤其是新風(fēng)負(fù)荷較大（冬季空調(diào)室外計(jì)算溫度-27℃）。因此，烏魯木齊地區(qū)的空調(diào)系統(tǒng)設(shè)計(jì)選用就應(yīng)特別關(guān)注冬季經(jīng)濟(jì)使用情況。由于各地氣侯特點(diǎn)、能源特性及其價(jià)格、空調(diào)制冷系統(tǒng)自身特性的不同等，不同冷源空調(diào)系統(tǒng)在不同地方使用，它們的運(yùn)行費(fèi)用是不一樣。相對(duì)于某地一個(gè)確切的工程，可以有多種系統(tǒng)選擇，但是只有經(jīng)過具體計(jì)算、比較、分析才能為此工程選出最恰當(dāng)?shù)南到y(tǒng)。這是許多用戶最為關(guān)心的，是一個(gè)工程好壞的關(guān)健。

　　1、設(shè)計(jì)條件與依據(jù)

　　1．1、烏魯木齊某商業(yè)建筑物：面積.0m2，商場(chǎng)內(nèi)共有人員4500.0人（0.45人/m2）。

　　1．2、烏魯木齊夏室外空調(diào)空氣參數(shù)：（1）、夏季：干球溫度34.1℃，濕球溫度18.5℃，

　　含濕量：8.4g/kg，室外空氣焓值56kj/kg.；

　?。?）、冬季：干球溫度-27℃,相對(duì)濕度80%，

　　室外空氣焓值-26.6kj/kg。

　　1．3、室內(nèi)空氣狀態(tài)參數(shù)：（1）、夏季：tn=25℃,ф=55%,in=56.6kj/kg；

　?。?）、冬季：tn=22℃,ф=40%,in=40.8kj/kg。

　　1．4、夏季：冷負(fù)荷指標(biāo)120w/m2，冷負(fù)荷1200kw，含濕量：0.3g/kg，

　　濕負(fù)荷：736kg/h，熱濕比：ε=5870.0kj/kg；

　　冬季：圍護(hù)結(jié)構(gòu)熱負(fù)荷指標(biāo)80w/m2，圍護(hù)結(jié)構(gòu)熱負(fù)荷：800kw

　?。ú话ㄐ嘛L(fēng)負(fù)荷），濕負(fù)荷：600.0kg/h，

　　熱濕比：ε=-4800.0kj/kg。

　　1．5、熱媒供回水溫度：夏季：7~12℃，冬季：60~50℃。

　　1．6、夏季空調(diào)系統(tǒng)為全新風(fēng)全空氣系統(tǒng)，冬季時(shí)，空調(diào)系統(tǒng)為全空氣系統(tǒng)，

　　其中新風(fēng)量占總風(fēng)量15%，*0.15=（m3/h）,對(duì)應(yīng)新風(fēng)負(fù)荷748.9kw

　　(二級(jí)蒸發(fā)冷卻空調(diào)系統(tǒng)的新風(fēng)量也一樣)。

　　1．7、天然氣低位發(fā)熱量8600kcal/m3，烏市天然氣價(jià)：1.34元/m3。

　　1．8、烏市用水價(jià)格：商業(yè)用水2.33元/立方米；辦公、民用、工業(yè)用水1.53元/立方米。

　　1.9、烏市商業(yè)電價(jià):：高峰：0.801元/度，平段：0.535元/度，低谷：0.272元/度；商業(yè)營業(yè)時(shí)間按：

　　10.00~22.00,12個(gè)小時(shí)計(jì)算；目前，商業(yè)使用實(shí)際電價(jià)應(yīng)為：0.560元/度；

　　辦公電價(jià):：高峰：0.536元/度，平段：0.362元/度，低谷：0.189元/度；

　　目前，辦公用實(shí)際電價(jià)應(yīng)為：0.420元/度。

　　1．10、烏市城市采暖費(fèi):：22.00元/m2。

　　1．11、系統(tǒng)補(bǔ)水泵影響較小，其能耗忽略不計(jì)；系統(tǒng)漏水量按循環(huán)水量的0.5%計(jì)。

　　12、地源熱泵制冷系統(tǒng)水井井深50米。

　　2、夏季設(shè)計(jì)工況

　　由于，夏季室內(nèi)外空氣的焓值基本相等,采用100%的室外新風(fēng)在不增加能耗的情況下，有利于室內(nèi)空氣品質(zhì)改善。在I——d圖上（略），空氣處理過程是：等濕降溫——絕熱加濕。通過計(jì)算，對(duì)于機(jī)械制冷空調(diào)系統(tǒng)：送風(fēng)狀態(tài)是：溫度to=14.5℃，焓值io=38.3kj/kg，含濕量do=9.3g/kg，總送風(fēng)量為：L=m3/h，直接加濕量：508.3kg/h，可選擇6臺(tái)m3/h的空調(diào)機(jī)組負(fù)責(zé)送風(fēng)；冷水機(jī)組選擇2臺(tái)，每臺(tái)制冷量：600kw。對(duì)于二級(jí)蒸發(fā)冷卻空調(diào)系統(tǒng)：間冷效率（IEC）按65%計(jì)，送風(fēng)狀態(tài)達(dá)到：to=16.9℃，io=45.5kj/kg（由于室內(nèi)濕度大，直冷效率（DEC）80%既可），含濕量：do=10.1g/kg，相應(yīng)的總送風(fēng)量為：L=m3/h，直接加濕量：720.0kg/h，選擇6臺(tái)m3/h空調(diào)機(jī)組負(fù)責(zé)送風(fēng)。

　　夏季各制冷空調(diào)系統(tǒng)耗能、耗氣、耗水計(jì)算結(jié)果表一

　　耗能、耗水

　　系統(tǒng)

　　耗電量

　　（kw）

　　耗氣量

　?。╩3/h）

　　耗水量

　?。╧g/h）

　　電制冷空調(diào)系統(tǒng)

　　冷水機(jī)組

　　118*2

　　空調(diào)機(jī)組

　　22*6

　　760

　　水泵、冷卻塔

　　5．5*2+15*2+15*2

　　1150+2200

　　小計(jì)

　　439

　　0

　　4112

　　直燃式制冷空調(diào)系統(tǒng)

　　直燃式冷水機(jī)組

　　4*2

　　45.3*2

　　空調(diào)機(jī)組

　　22*6

　　760

　　水泵、冷卻塔

　　15*2+15*2+5.5*2

　　1380+2200

　　小計(jì)

　　211

　　90.6

　　3656

　　地源熱泵制冷空調(diào)系統(tǒng)

　　地源熱泵制冷機(jī)組

　　143*2

　　空調(diào)機(jī)組

　　22*6

　　760

　　冷水泵、冷卻水

　　提升泵

　　24*2+11*2

　　800+900

　　小計(jì)

　　488

　　0

　　2460

　　二級(jí)蒸發(fā)冷卻空調(diào)系統(tǒng)

　　送風(fēng)機(jī)

　　30*6

　　二次風(fēng)風(fēng)機(jī)

　　5.5*6

　　循環(huán)水泵

　　(1.1+1.5)*6

　　1080+2400

　　小計(jì)

　　228.6

　　0

　　3480

　　夏季設(shè)計(jì)計(jì)算結(jié)果一覽表表二

　　結(jié)果

　　系統(tǒng)

　　總耗電量(元/h)

　　天然氣

　　總耗量

　　(元/h)

　　總耗水量

　　(元/h)

　　總耗電、

　　氣、水耗費(fèi)用(元/h)

　　四種系統(tǒng)

　　之間關(guān)系

　　方案

　　1

　　電制冷空調(diào)

　　系統(tǒng)

　　245.8

　　0

　　9.6

　　255.4

　　1．0

　　方案2

　　直燃式制冷空調(diào)系統(tǒng)

　　118.2

　　121.4

　　8.5

　　248.1

　　0.97

　　方案3

　　地源熱泵制冷空調(diào)

　　系統(tǒng)

　　273.3

　　0

　　5.7

　　279.0

　　1.10

　　方案4

　　二級(jí)蒸發(fā)冷卻空調(diào)

　　系統(tǒng)

　　128.0

　　0

　　8.1

　　136.1

　　0.53

　　3、夏季設(shè)計(jì)工況下結(jié)論

　　3．1、通過對(duì)表中數(shù)據(jù)分析,電制冷空調(diào)系統(tǒng)電耗占總成本98%，水耗只占2%。而在電耗中：冷水機(jī)組電耗占53.8%,水系統(tǒng)設(shè)備電耗占16.2%，空氣處理機(jī)組電耗占30%。

　　3．2、對(duì)直燃式制冷空調(diào)系統(tǒng)：按當(dāng)前各種能源價(jià)格，系統(tǒng)電耗占總成本52.6%,天然氣占總成本45.3%,水耗只占2.1%。而在電耗中：直燃式冷水機(jī)組電耗占3.9%,水系統(tǒng)設(shè)備電耗占33.6%，空氣處理機(jī)組電耗占62.5%。

　　3．3、地源熱泵制冷空調(diào)系統(tǒng)：通過對(duì)表中數(shù)據(jù)分析，系統(tǒng)電耗占總成本98.3%，水耗只占1.7%。而在電耗中：冷水機(jī)組電耗占58.6%,水系統(tǒng)設(shè)備電耗占14.3%，空氣處理機(jī)組電耗占27.0%。雖然,熱泵機(jī)組耗電占系統(tǒng)較大比重；但地下水位不能太深（H≤60米），否則會(huì)對(duì)系統(tǒng)電耗影響較大，因?yàn)镹=kQH，如：某工程井深280米，比設(shè)計(jì)井深大5倍，則對(duì)應(yīng)深井泵的總能耗將增加約200kw，水系統(tǒng)設(shè)備電耗占總系統(tǒng)電耗也大幅增加24%，。此外，考慮深水井的造價(jià)較高（一般650元/米左右），工程上往往只打一口取水井，這樣冷卻水提升泵只設(shè)一臺(tái)，熱泵機(jī)組也應(yīng)設(shè)一臺(tái)，不然如設(shè)二臺(tái)熱泵機(jī)組，部分負(fù)荷時(shí)，運(yùn)行一臺(tái)熱泵機(jī)組工作,匹配的冷卻水提升泵能耗會(huì)過大。

　　3．4、二級(jí)蒸發(fā)冷卻空調(diào)系統(tǒng)：是幾種空調(diào)系統(tǒng)中運(yùn)行費(fèi)用最經(jīng)濟(jì)的一種，這是其利用天然冷源的機(jī)理決定的。主要運(yùn)行成本也是電耗，占96.4%。

　　3．5、在電制冷與直燃式機(jī)械制冷空調(diào)方式對(duì)比中，電價(jià)和氣價(jià)不同決定了二種制冷空調(diào)方式運(yùn)行費(fèi)用的高低。經(jīng)推導(dǎo)可得出電價(jià)氣價(jià)關(guān)系為：X=2.9Y，比如：當(dāng)氣價(jià)為：X=1.34元/m3時(shí)，電價(jià)為：Y=1.34/2.9=0.46元/度，二種制冷空調(diào)方式的運(yùn)行費(fèi)用相當(dāng)，如電價(jià)高于0.46元/度，則電制冷空調(diào)的運(yùn)行費(fèi)用就會(huì)高于直燃式機(jī)械制冷空調(diào)。