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摘要  对新昌银行综合楼的空调冷热源进行以下四种方案比较：水冷机组＋市政蒸汽；水冷机组＋燃油锅炉；燃油型直燃机；风冷热泵。分析和探讨这几种空调冷热源方案的经济性、适用性及未来发展趋势。
    关键词  夏热冬冷地区  冷热源方案  技术经济比较  

1 工程概况
新昌银行综合楼所处位置为浙江省新昌县七星新区中心位置，西侧与新昌县行政中心政府办公楼相对；北侧与“七星花园”高层住宅相对；东侧紧邻电力大厦；东南侧和南侧为县检查院和国税大厦。该工程地势平坦，环境良好，所处位置显赫，建成后将是当地最高的建筑物，根据甲方要求，在：“经济、适用、美观”的原则下，使该建筑成为当地“地标性建筑”。
总建筑面积：31341m2，其中地上：24280 m2，地下7061 m2。建筑层数：地上20层，建筑高度82.60m。地下2层，地下埋入深度约12m。本建筑高层主体部分为框架－剪力墙结构，裙房为框架结构。其使用功能主要包括银行办公楼，银行营业厅、地下车库、设备用房及银行地下金库。
2 主要设计参数
2.1 新昌位于浙江宁波附近。室外气象参数参照宁波地区：
夏季空调室外计算干球温度     34.5℃；
夏季空调室外计算湿球温度       28.5℃；  
夏季通风室外计算温度     32℃； 
夏季室外计算相对湿度         83%；  
夏季室外平均风速          2.9m/s；
夏季室外大气压力                    1005.8 (hPa)；
冬季空调室外计算干球温度     －3℃；
冬季通风室外计算温度     4℃；
冬季室外计算相对湿度         78%；  
冬季室外平均风速          2.9m/s；
冬季室外大气压力                    1025.4 (hPa)

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2.2  主要房间室内设计参数如下：办公室夏季设计干球温度为25℃，相对湿度为40%～65%，冬季设计干球温度为18℃，相对湿度为30%～60%。
2.3  围户结构热工计算参数
    玻璃窗: 采用中空镀膜玻璃,K≤2.5W/( m2. ℃) （含玻璃幕墙）；
    外墙: 采用250mm厚钢筋混凝土加30mm厚挤塑聚苯乙烯泡沫塑料板外保温, K=0.95W/( m2. ℃)；采用200mm厚加气混凝土砌块墙，K=0.86W/( m2. ℃)。
    屋顶: K≤0.7W/( m2. ℃)。
2.4  本工程空调系统设计总冷负荷为4050Kw，总热负荷为2800Kw。单位冷指标129w/m2，单位热指标89w/m2。
3 方案比较
根据该地区的实际情况，对新昌银行综合楼的空调冷热源仅对以下四种方案进行比较：水冷机组＋市政蒸汽；水冷机组＋燃油锅炉；燃油型直燃机；风冷热泵。分析和探讨这几种空调冷热源方案的经济性、适用性及未来发展趋势。
初投资和运行费仅计算主要设备不同部分，不包括各方案末端设备、风管、水管、保温材料、安装以及其它相同部分。
基本参数（设计收资，业主提供）：电费：1元/KW.h；市政蒸汽：150元/t；轻柴油:4元/ kg；采暖期：120天/年，制冷期：120天/ 年；开机时间：10小时/天；机组寿命20年。
3.1 方案一：采用水冷机组＋市政蒸汽提供空调冷热水。
3.1.1主要设备及初投资：
冷水机组：2台19XR41414封闭型离心式冷水机组，单台制冷量：1758KW, 功率：330KW，冷冻水流量：302 m3/h，冷却水流量：362 m3/h。124.5x2=249万元；
冷水机组：1台30HXC200A螺杆式冷水机组，制冷量：696KW, 功率：138KW，冷冻水流量：120 m3/h，冷却水流量：143 m3/h。62.9万元；
冷冻水泵：2台CMG200-400(I)B低噪声屏蔽泵，单台流量:400 m3/h,扬程：34m, 功率：55KW。4.8401x2=9.7万元；
冷冻水泵：1台CMG200-400C低噪声屏蔽泵，流量:140 m3/h,扬程：33m, 功率：22KW。2.7万元；
冷却水泵：2台CMG200-400(I)B低噪声屏蔽泵，单台流量:450 m3/h,扬程：29.6m, 功率：55KW。4.8401x2=9.7万元；
冷却水泵：1台CMG150-315A低噪声屏蔽泵，流量:187 m3/h,扬程：28m, 功率：22KW。2.4万元；
冷却塔：2台CEF-500不锈钢逆流式方形冷却塔，单台水流量:500 m3/h, 功率：18.5KW。38.6x2=77.2万元；
冷却塔：1台CEF-200不锈钢逆流式方形冷却塔，水流量:200 m3/h, 功率：5.5KW。18.1万元；
全程处理器： 1台SYS-400B1.0JZ/D型。10万元；
全程处理器： 1台SYS-200B1.0JZ/D型。10万元；
补水泵：2台CMG50-234屏蔽式多级泵，一用一备，单台流量:8.7 m3/h,扬程：85m, 功率：11KW。1.6307x2=3.3万元；
变频采暖屏蔽循环泵：3台CMG150-400B低噪声屏蔽泵，两用一备，单台流量:174m3/h,扬程：38m, 功率：30KW。2.9926x3=9万元；
双纹管空调用汽水换热器：2台DLL-325-8.5-1.4，单台流量:120m3/h, 换热面积：8.5 m2，传热量：1400 KW。1.7x2=3.4万元。

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.1.2 主要设备初投资总计：467.4万元
折合每年初投资费：467.4/20＝23.37万元
3.1.3 主要设备年运行费用：
夏季空调电费：（330x2+138+55x2+22+55x2+22+18.5x2+5.5+11）x1x10x120/10000=133.86万元
冬季空调电费：（11+30x2）x1x10x120/10000 =8.52万元
蒸汽费：耗气量为4t/h，4x150x10x120/10000=72万元
每年冬、夏季空调运行费用总计：133.86+8.52+72=214.38万元
3.1.4 主要设备折合每年初投资+运行费：23.37+214.38=237.75万元
3.2 方案二：采用水冷机组＋燃油锅炉提供空调冷热水。
3.2.1主要设备及初投资：
冷水机组、冷冻水泵、冷却水泵、冷却塔、全程处理器、补水泵、变频采暖屏蔽循环泵与方案一相同。
燃油真空热水锅炉：2台BOV-1200，单台制热量：1400 KW，水流量:120m3/h, 轻柴油：127.9kg/h，功率：6.5 KW。26x2=52万元；
3.2.2 主要设备初投资总计：516万元
折合每年初投资费：516/20＝25.8万元
3.2.3  主要设备年运行费用：
夏季空调电费：（330x2+138+55x2+22+55x2+22+18.5x2+5.5+11）x1x10x120/10000=133.86万元
冬季空调电费：（11+30x2+6.5x2）x1x10x120/10000 =10.08万元
轻柴油费： 127.9x2x4x10x120/10000=122.784万元
每年冬、夏季空调运行费用总计：133.86+10.08+122.784=266.72万元
3.2.4 主要设备折合每年初投资+运行费：25.8+266.72=292.52万元
3.3 方案三：采用燃油型直燃机提供空调冷热水。
3.3.1主要设备及初投资：
燃油型直燃机：2台BZ150型，单台制冷量：1745KW, 制热量：1349KW,冷冻水流量：300 m3/h，冷却水流量：459 m3/h，温水流量：145 m3/h，功率：10.4KW，轻柴油（制冷）：107kg/h，轻柴油（制热）：121kg/h。208x2=416万元；
燃油型直燃机：1台BZ65型，单台制冷量：756KW, 制热量：583KW,冷冻水流量：130 m3/h，冷却水流量：199 m3/h，温水流量：62.6m3/h，功率：5.4KW，轻柴油（制冷）：46.3kg/h，轻柴油（制热）：52.1kg/h。126万元；
冷冻水泵：2台CMG200-400(I)B低噪声屏蔽泵，单台流量:400 m3/h,扬程：34m, 功率：55KW。4.8401x2=9.7万元；
冷冻水泵：1台CMG200-400C低噪声屏蔽泵，流量:160 m3/h,扬程：32m, 功率：22KW。2.7万元；
冷却水泵：2台CMG250-315A低噪声屏蔽泵，单台流量:500 m3/h,扬程：28m, 功率：55KW。5.2465x2=10.5万元；
冷却水泵：1台CMG200-315低噪声屏蔽泵，流量:260 m3/h,扬程：28m, 功率：30KW。3.8万元；
冷却塔：2台CEF-600不锈钢逆流式方形冷却塔，单台水流量:600 m3/h, 功率：18.5KW。46.32x2=92.64万元；
冷却塔：1台CEF-250不锈钢逆流式方形冷却塔，水流量:250 m3/h, 功率：7.5KW。22.6万元；
全程处理器： 1台SYS-400B1.0JZ/D型。10万元；
全程处理器： 1台SYS-200B1.0JZ/D型。10万元；
补水泵：2台CMG50-234屏蔽式多级泵，一用一备，单台流量:8.7 m3/h,扬程：85m, 功率：11KW。1.6307x2=3.3万元；
变频采暖屏蔽循环泵：3台CMG150-400B低噪声屏蔽泵，两用一备，单台流量:174m3/h,扬程：38m, 功率：30KW。2.9926x3=9万元；

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3.3.2 主要设备初投资总计：716.24万元
折合每年初投资费：716.24/20＝35.81万元
3.3.3 主要设备年运行费用：
夏季空调电费：（10.4x2+5.4+55x2+22+55x2+30+18.5x2+7.5+11）x1x10x120/10000=42.44万元
夏季轻柴油费：（107x2+46.3）x4x10x120/10000 =124.94万元
冬季空调电费：（10.4x2+11+30x2）x1x10x120/10000=11.02万元
冬季轻柴油费：121x2x4x10x120/10000 =116.16万元
每年冬、夏季空调运行费用总计：42.44+124.94+11.02+116.16=294.56万元
3.3.4 主要设备折合每年初投资+运行费：35.81+294.56=330.37万元
3.4 方案四：采用风冷热泵提供空调冷热水。
3.4.1主要设备及初投资：
风冷式热泵冷热水机组：3台SALS-540HB，夏季室外环境温度35℃时，机组提供空调冷冻水温度为7~12℃，单台制冷量1350Kw；冬季室外环境温度7℃时，机组提供空调热水温度为40~45℃，单台制热量1425Kw；冬季室外环境温度-5℃时，机组提供空调热水温度为40~45℃，单台制热量1083Kw，能够满足冬季空调热负荷，不需要增加辅助电加热。功率：468KW，冷冻水流量：240m3/h。180x3=540万元；
冷冻水泵：3台CMG200-400(I)C低噪声屏蔽泵，单台流量:320 m3/h,扬程：32m, 功率：45KW。4.062x3=12.2万元；
补水泵：2台CMG50-234屏蔽式多级泵，一用一备，单台流量:8.7 m3/h,扬程：85m, 功率：11KW。1.6307x2=3.3万元；
3.4.2 主要设备初投资总计：555.5万元
折合每年初投资费：555.5/20＝27.8万元
3.4.3 主要设备年运行费用：
夏季空调电费：（468x3+45x3+11）x1x10x120/10000=186万元
冬季空调电费：（468x3+45x3+11）x1x10x120/10000 =186万元
每年冬、夏季空调运行费用总计：186+186=372万元
3.4.4 主要设备折合每年初投资+运行费：27.78+372=400万元
3.5 主要设备初投资和运行费用比较结果如下：
初投资比较: 水冷机组＋市政蒸汽<水冷机组＋燃油锅炉<风冷热泵<燃油型直燃机
运行费用比较: 水冷机组＋市政蒸汽<水冷机组＋燃油锅炉<燃油型直燃机<风冷热泵
初投资+运行费用比较: 水冷机组＋市政蒸汽<水冷机组＋燃油锅炉<燃油型直燃机<风冷热泵

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4 方案分析
4.1 方案一：采用水冷机组＋市政蒸汽作为冷热源提供空调冷热水，其初投资和运行费用均为最省。
4.2  方案二：采用水冷机组＋燃油锅炉作为冷热源提供空调冷热水，具体分析如下：
4.2.1 优势在于初投资+运行费用比较省，弱势是能源结构冬、夏季不统一。
4.2.2  设在高层建筑物内的锅炉房，应征得当地劳动监察机构和消防部门的认可同意。锅炉房不应直接布置在人员密集场所（商业营业厅）的下一层，应布置在人员较少的房间附近或上下。锅炉房必须靠外墙布置，并应设直接对外的安全出口。应设防爆泄压设施，泄压面积不应小于锅炉房建筑面积的10％。
4.2.3  燃油锅炉房火灾危险性属于丁类生产厂房，锅炉间建筑不应低于三级耐火等级。油箱间、油泵间属于丙类生产厂房，其建筑不应低于二级耐火等级。燃油锅炉房、油箱间、油泵间应设置防火墙与其它房间隔开，通向其它房间的门窗必须为甲级防火门窗，并应能自动关闭。增加土建造价。
4.2.4  燃油锅炉房内应设固定灭火装置。燃油锅炉房及其日用油箱间应设计水喷雾灭火系统。锅炉房消火栓系统应结合建筑物统一设置。增加设备安装费用。
4.2.5  燃油锅炉房、日用油箱间设感温探测组合自动报警装置，并接入本楼的火灾自动报警系统。增加监测和控制费用。
4.2.6  燃油锅炉房和油泵房设事故通风。通风设备应防爆。增加通风系统设备安装费用。
4.2.7  日用油箱设手动和紧急泄油阀、泄油泵。紧急泄油阀与供油泵、泄油泵联锁。增加燃油系统设备安装费用，增加监测和控制费用。
4.2.8  锅炉房所需轻柴油由卧式埋地储油罐供给。当直埋与高层建筑或裙房附近，总储量不超过15m3，面向油罐一面4.00m范围内的建筑外墙为防火墙时，其防火间距可不限。总储量为5～10天锅炉房最大计算耗油量。锅炉的供油没有充分保障。
4.2.9  地下一层锅炉房应设置集水坑和潜水泵。增加土建造价和设备安装造价。
4.2.10  燃油锅炉烟囱高度不得低于15m，烟囱出口距冷却塔12m以上或高于塔顶2m以上，烟囱出口应高于周围1m内建筑0.6m以上，并应远离吸气口。应尽可能不影响市容，并方便观看，以便及时发现冒烟事故。增加烟囱费用。
4.2.11  冷却塔噪声对环境的影响应符合城市该类区域环境噪声标准值的要求。

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4.3 方案三：采用燃油型直燃机提供空调冷热水。
4.3.1  初投资+运行费用处于中等水平，优势是能源结构冬、夏季统一。
4.3.2  燃油系统和消防系统设计与燃油锅炉房相同。
4.4 方案四：采用风冷热泵提供空调冷热水。
4.4.1  风冷热泵机组使用方便，只需接上电源和空调水管，不需要水冷却系统，即冷却塔、冷却水泵及冷却管路。不需要燃料输送管道和输送费用。运行管理简单。
4.4.2  风冷热泵机组噪声来源于风机与压缩机，噪声对环境的影响应符合城市该类区域环境噪声标准值的要求。机组的噪声还来源于机组的振动，要消除固体传声必须做好机组的隔振。
4.4.3  风冷热泵能源结构冬、夏季统一。初投资+运行费用较贵。
5 结论
5.1  在有市政热力的条件下，采用水冷机组＋市政蒸汽作为冷热源提供空调冷热水，为最佳方案，应优先采用。但在夏热冬冷地区的一些城市，没有市政热力管网。本工程原设计采用这个方案，后由于热电厂搬迁，最近几年市政热力管网难以接通，所以该方案目前无法实施。
5.2  方案二和方案三虽然初投资+运行费用适中，但是增加了燃油系统、消防系统、监测控制系统、通风设备、烟囱和土建造价，增加了火灾危险性。一层使用功能为银行营业厅，为人员密集场所，地下一层不适合做锅炉房。基于以上原因，经过综合比较后本设计未采用这两个方案。
5.3  方案四：采用风冷热泵机组提供空调冷热水，虽然初投资+运行费用较贵，但是随着油价的不断上调，运行费用会低于燃油费用。新昌属于夏热冬冷地区，风冷热泵机组比较适合夏热冬冷地区。虽然随着室外空气温度的降低，机组的热产量也减少，热泵机组供热时，会产生凝露、结霜，但本工程根据夏季空调设计冷负荷选择机组，冬季制热量根据室外空调计算温度修正系数和除霜修正系数进行修正计算后，能够满足空调供暖，不需要辅助加热器。因此本工程适合采用风冷式热泵冷热水机组，作为空调冷热源。
5.4  在本文的方案比较中，未将政府规定的向用户收取的能源建设费（或称增容费）列入比较范围，但应了解增容费的收取情况。本设计2005年完成，比较的基础基于当时的条件，将来随着蒸汽、轻柴油、水、电等资源费用和原材料的调整，以上比较结果可能会有结论性变化。
参考文献
1 《采暖通风空气调节设计规范》GB50019-2003；
2 《高层民用建筑设计防火规范》GB50045-95  2005年版；
3 《办公楼设计规范》JGJ68-69  

清风

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