黄孝军
广西华蓝设计（集团）有限公司
摘要：本文以南宁市某医院为例，针对目前最常用的两种集中式冷暖空调设计方案均存在的一些不足，提出一种类似热源塔的优化设计方案，对这三种空调设计方案的初投资及运行费用进行分析比较，根据计算数据得出结论，为设计师及业主以后在选择类似项目的空调方案时提供借鉴和参考。
关键词：冷暖空调热源塔优化设计初投资运行费用
1 项目概况
该医院为一个全新兴建的综合性医院，地下3层，为停车库及设备用房，地上裙房部分6层，为门诊、手术室及医技用房；主楼7～26层为住院部。参考原来设计过的医疗建筑项目，估算本项目空调系统冷热负荷如表1（上班时段门诊、医技用房、手术室及住院部均使用空调8h，下班时段仅住院部使用空调16h）。
2 常用冷暖空调方案
1)水冷+风冷热泵冷暖空调方案。
由于南宁市全年的气温基本都在0 0C以上，冬季采用风冷热泵机组来供暖是可行且节能的，但制冷时，由于风冷热泵机组的造价及运行费用均比水冷冷水机组大很多，对于规模稍大的项目，先按空调系统的热负荷选择风冷热泵机组，夏季制冷由水冷冷水机组与风冷热泵机组共同负担，优先运行水冷冷水机组。这是目前最常用的方案，以下简称“水冷+风冷热泵”方案，编号A。
该方案主要的缺点是风冷热泵供暖时，室外气温越低，其最大制热量越小，而此时空调系统需求的热负荷反而越大。对于室内温度稳定性有较高要求的建筑，如医院及高级酒店，需要设置辅助热源。
2)水冷+燃气机组冷暖空调方案。
南宁市的制冷期为150天，供暖期为60天，由表1可知该医院的空调系统总冷负荷约为总热负荷的6.5倍，如果采用燃气热水机组来供暖，制冷就可以全部采用能效比高的水冷冷水机组，所以此方案也有许多应用实例，以下简称“水冷+燃气机组”方案，编号B。
该方案主要的缺点是南宁市的商业管道天燃气价格较高，为4.8元/Nm3，热值为8400 k ca/Nm3，则产生1kW．h的热量需要燃烧1x3600/(4.18 x8400)=0.1025 Nm3的燃气，费用是0.1025x4.8=0.492元，如果电价按1.00元/kW．h计，用风冷热泵机组加热，按能效比3.0计，则需要1/3=0.333元，可见使用燃气热水机组供暖的运行费用比风冷热泵机组供暖要高50%左右。
3 优化的冷暖空调设计方案
3.1借鉴的空调方案
近年来在长江以南地区出现了一种叫“热源塔”的空调型式，该方案采用水源热泵机组来制冷及供暖，夏季利用热源塔散热，冬季利用热源塔从大气中吸热。由于水源热泵的能效比比风冷热泵高，该方案较A方案节能。不过此类方案有个问题，在室外气温较低时，从水源热泵出来的冷水温度可能在0℃以下，此时须加入防冻剂，防止水结冰，常规的防冻剂如氯化钠或氯化钙对设备及管道里的金属有腐蚀作用，缩短设备及管道的使用寿命。
3.2优化的冷暖空调设计方案
为避免使用防冻剂，结合方案B，在室外气温过低时，采用燃气热水机组辅助加热，以保证经过水源热泵的冷水出口温度在2℃以上，如果室外气温继续降低，无法利用热源塔来吸热，此时就停止运行水源热泵，全部采用燃气热水机组来供暖。按制热时冷水的进出水温差为3 ℃，热源塔内出水温度低于室外空气湿球温度2℃计，则对应的室外空气湿球温度为2+3+2=7℃。查气象资料可知，南宁市全年室外空气湿球温度低于7 ℃的时间为186 h，仅占供暖期的186／(60x24)=12.9%。可见此优化设计方案（以下简称“水源热泵+燃气辅助”方案，编号C）是可行的。
4 三种方案分析比较
4.1三种方案的设备配置及运行情况
由于各方案的末端设备及管道基本一样，下面就不考虑这部分内容；按常规医院应选用带热回收的水冷机组，在制冷时免费提供生活热水。根据表1，参考设备生产厂家的样本，选出上述三种空调方案的冷热源设备配置情况如表2~4。
4.2各方案的初投资估算
经询问设备生产厂家及网上查询，估算出各方案冷热源设备的初投资如表5。
4.3粗略估算各方案的运行情况
为方便比较，下面的计算只考虑满负荷运行时的情况，同时统一按下面的数据：制冷期为150天，商业电价为丰水期电价0.78元／kW -h；供暖期为60天，商业电价为枯水期电价1.00元/kW．h。计算结果如表6。
根据表6可以看出，制冷时，A方案的运行费用最高，供暖时，单独采用水源热泵的运行费用最低，其次是风冷热泵机组，最高是燃气热水机组，而根据南宁市的室外气候条件时，综合采用水源热泵+燃气机组的运行费用最低。综合全年的运行费用来看，水源热泵+燃气辅助方案最低，其次是水冷+风冷热泵方案，水冷+燃气机组方案最高。
5 结论
综上所述，可见在南宁市，大型集中式冷暖空调非常适合采用水源热泵+燃气热水机组辅助加热方案。该方案的初投资及运行费用均比水冷+风冷热泵的空调方案低，供暖时最大供热量又像水冷+燃气热水机组方案一样稳定。该方案可以看成采用水冷冷水机组+燃气热水机组的空调方案的改进版，两个方案燃气热水机组的总容量完全一样，水冷冷水机组的总容量也基本一样。此方案相对水冷+燃气热水机组方案来说，系统相对复杂，初投资高一点，但从节能的角度看，这点代价是值得的。
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