水冷螺桿中央空調系統(tǒng)和VRV系統(tǒng)的技術經濟比較

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　簡介： 本文通過具體工程實際，從經濟性、可調節(jié)性、安全可靠性、可操作性、維保方便性、建筑裝修協調性及環(huán)境影響等方面進行的分析比較和論證，認為水冷螺桿中央空調系統(tǒng)比采用VRV系統(tǒng)更有優(yōu)勢。

　　關鍵字：技術經濟比較 VRV系統(tǒng) 中央空調系統(tǒng) 地鐵 水冷螺桿

　　1、工程概況廣州地鐵五號線車輛段與綜合基地位于廣州市黃埔魚珠，綜合樓（一）與綜合樓（二）相距50米，均須設置空調。

　　綜合樓（一）為六層綜合性建筑物，內設辦公用房、廚房、餐廳、浴室、行車公寓、地下車庫、跟隨變電所及供電、機電檢修間等。需空調的房間有餐廳、辦公用房、主要檢修車間、行車公寓，建筑面積18700平方米，空調面積9300平方米，計算冷負荷為1341kW。

　　綜合樓（二）共四層，主要為辦公、工藝用房和部分會議室，其中，一、二層為通信信號用房，三、四層為控制中心和系統(tǒng)用房，建筑面積6500平方米，空調面積5300平方米，計算冷負荷為816kW。

　　綜合樓（一）和綜合樓（二）總建筑面積25200平方米，最大計算負荷為21573kw,出現時刻為17點，建筑面積冷負荷指標為8561W/m2，夜間負荷為6385kw.

　　2、空調方案考慮綜合樓的地理位置、功能設置、建筑情況、空調負荷種類的分配以及對外立面要求較高等情況，主要有以下兩種空調方案：

　　方案1 變頻空調+定頻空調+新風的分體空調方案

　　該空調方案主要設置大致情況有：在二十四小時負荷的空調房間采用專用的設備房分體定頻柜機，如AFC主機房、MCS設備房、中央控制室等；在一些大開間的地方采用定頻式單聯的分體管道機，如餐廳、開敞式辦公間；在一些辦公室采用變頻多聯空調系統(tǒng)，室內機采用隱藏風管機、天花卡式嵌入機等，如會議室、主任室、各工種辦公室、財務室、公寓等。另外為滿足空調房間的人員新風量，在每層的兩側設隱藏式管道新風機。

　　方案2 集中冷源的空調方案

　　該空調方案是在綜合樓（一）負一層地下室設集中制冷機房，采用三臺單螺桿冷水機組，單臺制冷量7553kW.冷源除負擔綜合樓（一）的空調冷負荷外，還為綜合樓（二）提供冷量。兩棟建筑物夜間負荷為6385 kW左右，滿足冷水機組低負荷運行特點，此時的COP=6385/20479=312.冷卻塔及水泵均各三臺，與冷水機組一一對應，但能相互備用。冷凍水泵和冷卻水泵設置于負一層空調水泵房內，冷卻塔設于大樓屋頂平面上。采取這種方案既能滿足工藝要求，又節(jié)省投資，避免由于設備備用而產生的浪費，還能使主機更好地適應末端負荷的變化。

　　3、空調方案的技術經濟比較為了科學合理地選擇空調方式，對兩種空調系統(tǒng)從經濟性、可調節(jié)性、安全可靠性、可操作性、建筑裝修協調性及環(huán)境影響等方面進行分析比較和論證：

　　3.1 中央空調冷源配置

　?。?）制冷主機

　　制冷主機三臺，單臺名義工況制冷量7553kw, 冷凍水流量1292m3/h，冷卻水流量1550m3/h，電機額定功率90x2kW，輸入功率1670kw，主機COP=452,滿足《蒸汽壓縮循環(huán)冷水（熱泵）機組工商業(yè)用和類似用途的冷水（熱泵）機組》（GB/T184301-2001）的要求（COP=385）

　　（2） 冷凍水泵

　　冷凍水泵三臺，單臺流量：143m3/h，揚程：34m，電機功率：30kW.

　?。?）冷卻水泵

　　冷卻水泵三臺，單臺流量：171m3/h，揚程：24m，電機功率：22kW

　?。?） 冷卻塔

　　方型冷卻塔三臺，單臺循環(huán)水量：200m3/h，電機功率：375x2kW

　　3.2 中央空調冷源能效比

　　冷源COP=22659/6795=333,采用美國ASHRAE的制冷系數綜合指標IPLV=001A+042B+045C+012D=3003

　　其中：A為負荷100%時的COP值，即 A=333

　　B為75%負荷時的COP值，即B=1699425/55759=3048

　　C為50%負荷時的COP值，即 C=113295/38286=2959

　　D為25%負荷時的COP值，即 D=566475/18976=2985

　　3.3 VRV系統(tǒng)冷源配置及能效比

　　由于采用VRV系統(tǒng)，其最大系統(tǒng)制冷量為48HP（130kw），故負荷計算方式要受其制冷規(guī)模的限制，只能分區(qū)域進行，經計算綜合樓（一）和綜合樓（二）設備配置負荷為258783kw.

　?。?）室外機配置

　　據負荷計算結果，室外機配置為： 38HP（107kw） 4臺，36HP（101kw） 6臺，24HP（67kw） 8臺,20HP（56kw） 12臺, 18HP（482kw） 4臺，12HP（335kw） 4臺， 8HP（252kw） 1臺。實際設備配置負荷為25936kw.

　?。?）VRV系統(tǒng)室外機能效比

　　根據廠家提供的資料計算，VRV系統(tǒng)室外機能效比最大為2827（46HP）；最小為268（12HP&24HP），遠小于中央空調冷源能效比COP=333,甚至其最大室外機能效比 比中央空調冷源制冷系數綜合指標IPLV=3003還小586% ，這主要是VRV系統(tǒng)采用風冷渦旋式壓縮機而中央空調系統(tǒng)采用水冷螺桿壓縮機所決定的，且夜間中央空調COP=312，預示本工程中央空調運行成本較VRV系統(tǒng)運行成本低。

　　3.4 空調系統(tǒng)經濟性比較（單位：萬元）

　　中央空調系統(tǒng) VRV系統(tǒng)差額（中央- VRV）

　　建安造價 498498 674336 -175838

　　土建造價 31524 0 31524

　　智能管理 11525 30 8525

　　配電造價 35925 4577 -9845

　　一次投資小計 681197 750106 -68909

　　折合年成本（15） 45413 50007 -4594

　　年電費 103447 110947 -75

　　年水費 1296 0 1296

　　年維護費 7477 6743 0734

　　年管理費 9 45 45

　　年費小計 12122 12219 -097

　　年靜態(tài)成本 166633 172197 -5564

　　從以上數據可以看出，本工程采用中央空調系統(tǒng)無論一次性投資還是長期運行費用均較采用VRV系統(tǒng)成本低，因此，從經濟性層面來講，本工程推薦采用中央空調系統(tǒng)。

　　3.5 空調系統(tǒng)可調節(jié)性比較

　　VRV系統(tǒng)采用變頻控制，從52~210Hz分29~35個檔位，負荷容量調節(jié)范圍10~100% ，能很好地適應室外負荷的變化。

　　中央空調系統(tǒng)采用三臺主機，每臺主機兩個機頭，每個壓縮機可分為四檔：0-40-70-100，整個中央空調冷源可分為19個檔位，負荷容量調節(jié)范圍667~100% ，也能很好地適應室外負荷的變化。

　　從以上分析可以看出，中央空調系統(tǒng)在適應室外負荷變化的靈敏度方面較VRV系統(tǒng)低，但負荷調節(jié)范圍比VRV系統(tǒng)稍廣，因此，從可調節(jié)性層面來講，中央空調系統(tǒng)和VRV系統(tǒng)各具優(yōu)勢，VRV系統(tǒng)更適合于要求溫度波動較小的場合。

　　3.6 空調系統(tǒng)安全可靠性比較

　　中央空調系統(tǒng)冷源由三套相互獨立而又緊密聯系的系統(tǒng)組成，三套系統(tǒng)可互為備用，即使出現最不利情況，也可以通過切斷綜合樓（一）冷凍水系統(tǒng)來保證綜合樓（二）工藝用房的需要；對工藝用房，采用分散式全空氣系統(tǒng)，末端設備之間可以起到互為備用的目的。空調冷凍水系統(tǒng)管徑大于50毫米全部焊接，而供工藝用房的水管均大于50毫米，經試壓驗收合格后，可確保使用期內不發(fā)生泄漏；空調凝結水管均置于工藝用房之外，不會對工藝用房造成威脅。

　　VRV系統(tǒng)為全分散式系統(tǒng)，一套系統(tǒng)發(fā)生故障不會影響其它系統(tǒng)的使用，對工藝用房采用兩套系統(tǒng)同時供冷，可起到互為備用的目的；系統(tǒng)管路為銅管，流體為制冷劑，經過科學施工和嚴密測試可降低系統(tǒng)的泄漏可能；凝結水管盡量置于工藝用房之外，防止泄漏對工藝用房造成威脅。

　　中央空調系統(tǒng)主要為風機盤管加新風方式，工藝用房采用分散式全空氣系統(tǒng)，VRV系統(tǒng)為全分散式系統(tǒng)，因此，這兩種方式對防火均有利，對防止SARS等有害物的蔓延也同樣有效，由于VRV系統(tǒng)管路內流體為制冷劑，如果發(fā)生泄漏將對工作人員不利，因此，從人員安全角度來說，VRV系統(tǒng)稍遜于中央空調系統(tǒng)。

　　3.7 空調系統(tǒng)可操作性比較

　　VRV的智能控制系統(tǒng)可實現單機控制、區(qū)域或集中控制，每個室內機與室外機有通信終端，允許將數十臺室內機連接到一個通信線路中；系統(tǒng)具有自診斷功能，能及時發(fā)現系統(tǒng)的內在問題；控制器可對各個單獨房間內的空調加以控制。

　　中央空調系統(tǒng)也能實現VRV系統(tǒng)的智能控制功能，不足之處是所需代價偏高。

　　3.8 空調系統(tǒng)環(huán)境影響比較

　　中央空調系統(tǒng)和VRV系統(tǒng)均采用電能這一清潔能源，不會對大氣產生污染；VRV系統(tǒng)采用F22，在合理使用期內符合氟利昂制冷劑替代進程的要求，中央空調系統(tǒng)完全能滿足氟利昂制冷劑替代進程的要求；VRV系統(tǒng)室外機較多，中央空調系統(tǒng)只有冷卻塔置于室外屋面上，很容易進行裝飾處理，對城市景觀來說，VRV系統(tǒng)的負面影響大于中央空調系統(tǒng)；中央空調系統(tǒng)的主要噪聲源均置于地下制冷機房內，對整個辦公區(qū)域無明顯影響，VRV系統(tǒng)室外機置于屋頂，其中噪音及振動對頂層用房有不利影響，同時，VRV系統(tǒng)的電磁影響較中央空調系統(tǒng)大的多。

　　3.9 空調系統(tǒng)建筑裝修協調性比較

　　VRV系統(tǒng)有多種形式的室內機，能與建筑裝修密切協調；中央空調系統(tǒng)末端設備的型號種類比VRV系統(tǒng)的室內機更豐富，與建筑裝修的協調性更好；VRV系統(tǒng)管路的管徑較中央空調系統(tǒng)小，對建筑層高和管網交叉的影響比中央空調系統(tǒng)有利；VRV系統(tǒng)室外機39臺，分散布置在屋面上，占用屋面凈面積65217m2,設備總重量21693kg，中央空調系統(tǒng)冷卻塔占用屋面凈面積35055m2,運行總重量13200kg，且冷卻塔集中布置，便于結構處理，因此，屋面荷載對建筑結構和造價的影響中央空調系統(tǒng)比VRV系統(tǒng)有利的多。

　　3.10 空調系統(tǒng)維護保養(yǎng)方便性比較

　　中央空調系統(tǒng)的末端設備和VRV系統(tǒng)的室內機維保工作量相當，管網也差別不大，相差較大的主要是兩個系統(tǒng)的冷源部分，VRV系統(tǒng)投入使用初期室外機維保工作量較小，主要是例行檢查（月檢、季檢、半年檢、年檢）、緊固、加潤滑油、調校傳動裝置、清掃冷凝器和機殼等，中央空調系統(tǒng)冷源投入使用初期維保工作量較VRV系統(tǒng)室外機多，主要是多了水系統(tǒng)清洗；但使用四年后，VRV系統(tǒng)室外機維保工作量快速增長，且點多面廣，而中央空調系統(tǒng)冷源維保工作量增長緩慢，且維修地點相應集中，因此，就整個使用期內，VRV系統(tǒng)維保工作量比中央空調系統(tǒng)大。

　　3.11 空調系統(tǒng)其他方面比較

　　中央空調系統(tǒng)的新風和換氣次數能夠得到保證，舒適性方面有微弱優(yōu)勢；中央空調的全空氣系統(tǒng)在過渡季節(jié)可采用全新風，對設備發(fā)熱量較大的工藝用房，冬季可采用調節(jié)新回風比例的方法進行降溫，因此，就過渡季節(jié)和冬季來說，本工程中央空調系統(tǒng)比VRV系統(tǒng)更節(jié)能。

　　4、結論中央空調系統(tǒng)和VRV系統(tǒng)都可以滿足本工程的使用要求，為了科學合理地選擇空調方式，通過對兩種空調系統(tǒng)從經濟性、可調節(jié)性、安全可靠性、可操作性、維保方便性、建筑裝修協調性及環(huán)境影響等方面進行的分析比較和論證，認為對于廣州地鐵五號線車輛段與綜合基地綜合樓（一）與綜合樓（二）的空調工程采用中央空調系統(tǒng)比采用VRV系統(tǒng)更為有利。