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
(不包括新風(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)。