陈兴振

鲁商发展青岛城市公司 山东 青岛 266100

引言

在国家积极推进转方式、调结构，改变传统高耗低效发展模式的前提下，结合当地市政配套实际情况，运用全周期成本概念，综合考虑投资和运行费用的平衡，通过经济、技术比较和相应类似案例的借鉴参考，选择确定技术可靠、经济合理的冷热源形式。

1 选择冷热源方案的影响因素

冰蓄冷空调是在常规水冷冷水机组系统的基础上减小制冷主机容量增加蓄冰装置，利用夜间低谷低价电力时段将冷量通过冰的形式储存起来，白天需要供冷时释放出来。该技术在20世纪30年代开始应用于美国，在70年代能源危机中得到发达国家的大力发展。从日本、韩国等国家的发展情况来看，冰蓄冷已经成为中央空调的发展方向。比如，韩国明令超过2000㎡建筑，必须采用冰蓄冷或煤气空调；日本超过5000㎡的建筑物，就在设计时考虑采用冰蓄冷空调系统。很多国家都采取了奖励措施来推广这种技术，比如韩国转移1kW高峰电力，一次性奖励2000美元；美国一次性奖励500美元，等等。中国也加大对蓄能技术的推广力度，国家计委和经贸委特地下达《节约用电管理办法》，要求各单位推广蓄能技术，并逐步加大峰谷电差价。全国采用蓄能技术的空调系统大幅度增加，2001年10月举办APEC会议的10万㎡的上海科技城、浙江大学紫金港新校区13万㎡、广州大学城500万㎡等大型建筑，采用的就是冰蓄冷空调系统。

水源热泵是具备了利用地球水体所储藏的太阳能资源作为冷热源，进行能量转换的供暖空调系统。其中可以利用的水体，包括地下水或河流、地表部分的河流和湖泊以及海洋。地表土壤和水体不仅是一个巨大的集热器，收集了47%的太阳辐射能量，比人类每年利用能量的500倍还多（地下的水体是通过土壤间接的接受太阳辐射能量），而且是一个巨大的动态能量平衡系统，地表的土壤和水体自然地保持能量接受和发散地相对地均衡。这使得利用储存于其中地近乎无限地或地能成为可能。所以说，水源热泵利用的是清洁的可再生能源地一种技术。水源热泵机组的空调系统是可以基本保证全年按用户的需要开启空调系统，特别是春秋空调过渡季节均能运行，也就相当于四管制空调系统。一般，水源热泵供、回水的温度一年四季相对稳定，其波动的范围远远小于空气的变动。夏季水体作为空调的冷源，冬季作为空调的热源，水体温度较恒定的特性，使得热泵机组运行更可靠、稳定，也保证了系统的高效性和经济性。不存在空气源热泵的冬季除霜等难点问题。水源热泵机组可利用的环境水体温度冬季为12～22℃，水体温度比环境空气温度高，所以热泵循环的蒸发温度提高，能效比也提高。

冷热源方案的选择对于空调系统供暖和供冷功能十分关键，一般冷热源设备运行费用、投资成本均较高，因此在选择和明确冷热源方案时，有必要分析投资费用、技术可靠性、保养维护等方面。其一，设备性能特点。其中包含产品运行可靠性、质量，负荷效率和能耗等方面，并包括震动噪音、设备自动化程度情况。其二，环保性。当选择电动热冷水机组时，建议制冷剂满足环保标准，使用 CFC过渡制冷剂时，其使用年限应 满足国家禁用时间表标准。其三，初投资费用。其中包含安装费、设备费、电力增容费、机房土建费等方面。其四，运行费用。包含设备维修费用、能源耗用费用，如燃油费、电费、燃气费等因素，其中初投资和运行费用是冷热源方案进行经济分析的主要内容。

2 项目概况

临沂某商业中心项目位于临沂市北城新区，南临杭州路，西临孝和路，东侧和北侧为两条规划路。本项目论证对象主要为购物中心，周边为外铺。地下两层约8.45万m2，其中地下一层设有1万m2超市、0.5万m2美食广场及0.3万m2娱乐。地上约9.6万m2，其中百货约4.2万m2，餐饮约1.95万m2，影院4810m2，外铺约3万m2。除外铺外的物业运行管理均由投资方同一集团管理下的兄弟单位负责。

3 商业中心空调工程冷热源的分析

根据临沂当地燃气公司要求，燃气按核定日用气量一次性收取，日用气量不超过30m³的按不超过1万元收取；日用气量超过30m³每递增10m³按不超过0.5万元增加；日用气量超过300m³的供气单位可根据双方协议收取。天然气热值按8500KCAL/ Nm3。燃气使用费用4.1元/Nm3.h（由于燃气上游供应问题，冬季负荷高峰期经常发生断气停供状况，而根据确保居民的原则，一般对商业锅炉用户实行优先停供）。临沂市市政供热的配套费用收取45元/m2，使用费用按照36元/m2（指建筑面积）。根据山东省经济和信息化委员会以及山东省财政厅联合下发的鲁经信电力字（2013）660号文件，山东省为加大蓄冷蓄热削峰填谷技术的推广，确定以财政补贴的方式大力推广应用点蓄能项目。方案的选择应该基于技术合理成熟的原则，对由于施工、运行中的异常情况忽略不计。初投资的设备依据来自于最近年度的相关采购合同，设备的档次、定位不应有较大差距。冷水机组、冷却塔均按2～4台考虑，冷冻水泵、冷却水泵、空调热水循环泵分别按设1台备用考虑。

空气能利用空气作为冷热源，对室内空间提供采暖、空调与生活热水等。空气能耗1度电，就能产生3到4倍热量，比空调更节能，省电75%以上，自然也就更节省电费。区别一：功能不一样。空调更强大的功能在于制冷，而供暖的话一方面特别费电，另外一方面对人身体不好，并不是良好的取暖方式，因此很少人以空调作为主要取暖方式。而空气能就不一样了，制冷供暖效果一流，还能供应热水，一机多用，功能强大。区别二：寿命不一样。空调寿命一般8～10年左右，而好的空气能产品寿命能在15年甚至更长。其实从对应的匹数上来说，空气能热泵跟空调价格是差不太多的，只不过一般家庭不会安装5P这么大的空调，所以好像显得空调比空气能便宜；但仔细对比下空调跟空气能的功能、运行费用、使用时间、使用效果，还是空气能更好。

蓄冰蓄水均基于部分蓄冷考虑，蓄冷比例在40%左右，14000rt。基于临沂市北城新区电力规划容量不足及削峰填谷的原则，蓄热按照全热量蓄热。运行费用的计算依照逐时冷热负荷的特点四种运行模式100%、75%、50%、25%进行。初投资中，未考虑因设备容量增加给变压器及配电设施造成的费用增加，运行费用不包含水泵等的运行费用比较[1]。使用四管多功能热泵单元可以从蒸发器中获得冷冻水，同时还可以从冷凝器中获得冷凝的热水，冷、热量不平衡部分通过平衡换热器排放，从而实现持续地同时制冷和制热，而只输入一份能源便同时获取冷量和热量，大大降低能耗，减少排放。洁净工程中，用综合能效TER来评估机组在同时制冷供热模式时的效率发现，涡旋压缩机机组TER＞7，螺杆压缩机机组TER＞8。四管多功能热泵机组集成了冷热源。一个单元有四个管道，两个用于冷冻水的入口和出口，另外两个用于热水的入口和出口。冷、热自动平衡，制冷量和制热量可分别实现0～100%独立调节。洁净工程中，采用四管制多功能热泵冷热水机组除应满足夏、冬季设计工况冷、热负荷使用要求外，还应满足非满负荷使用要求，因此，单台机组应有两个（含两个）以上独立循环回路，设备的数量也不应少于两台，同时要考虑到机组的备用。全面考虑整个运营部门的所有制冷和制热负荷，包括空调系统的制冷量和热量供应，洗浴、刷手及污物清洗的热水用量，选择合适的集中冷热源，才能有效节能。洁净工程中，建议采用小型冷热站（六管制多功能热泵）。

小型冷热站用于冷却，加热和提供65℃以上的卫生热水。洁净工程中，建议使用具有高温热泵技术的多功能热泵设备，原则上替代锅炉，在北方地区，医院集中热源可作为辅助热源。

它具有四管多功能热泵冷却器和热水单元的功能，以及高温热泵功能。设备有6根接管，3个独立的水系统，1个空调供冷，1个空调供热，1个提供高温卫生热水（65℃以上），组成一个完整的冷热供应机组，冷、热自动平衡，制冷量和制热量可分别实现0～100%独立调节；净化工程中，制热量包括空调供热和高温卫生热水供热两个独立循环系统。

分布式能源系统（建筑冷热电联供系统，BCHP）是以燃气轮机为动力，并与吸收式制冷机/余热锅炉配套，同时提供制冷、采暖、卫生热水和电力的系统。该系统具有能源利用率高、环境污染小、运行灵活、能量（冷、热、电）输送损失小等特点。与常规电力空调相比，该系统能实现能源的梯次利用，不会对电网造成冲击。

地源热泵技术的利用地源热泵是一种利用地下浅层地热资源（也称地能，包括地下水、土壤或地表水等）的既可供热又可制冷的高效节能空调系统。其工作原理如下：夏季制冷时，大地作为排热场所，再通过土壤把热量扩散出去；冬季供热时，大地作为热泵机组的低温热源，从土壤中获取热量为室内供热。地源热泵作为一种利用可再生能源的空调系统，具有节能和环保的双重效益。

4 商业中心空调工程冷热源方案

由于能源形式的多样化，使得冷、热源设备的形式也多种多样。重庆的空调回收主要介绍在空调工程中常用的冷热源设备。如蒸气压缩式和吸收式制冷设备、利用燃料化学能的锅炉设备及利用电加热的热水机组、热泵及直燃机组等。随着科技进步和社会发展，重庆的空调回收技术日新月异，尤其是市场经济促使空调设备得到了空前的发展，各种新技术、新设备层出不穷，各种形式的空调冷热源设备与系统也品种繁多，各有特色。

4.1 初投资比较

方案一。冷源：水蓄冷；热源：高压电锅炉

目前的空调制冷造价：1257万元（含主机、水泵、板换、水处理设备及自控及控制柜等，同时包含水池防水保温造价）；电热锅炉造价：600万元（成套价格）[2]。初投资合计：1857万元。

方案二。冷源：冰蓄冷；热源：常压燃气锅炉

目前的空调常规设备造价：约750万元，蓄冰设备投资约800万元。参考：临沂某中心冰蓄冷（10000rt）价格，北京某项目冰蓄冷工程合同，该项投资约合1550万元；燃气锅炉（含热水循环泵）：145万元；燃气配套费：200万元；初投资合计：1895万元[3]。

4.2 运行费用比较

方案一。空调供冷：约139.1万元/年；空调供热：139.7万元/年；全年运行费用：278.8万元/年。

每平方米运行费用37.17元；

方案二。空调供冷：约144.5万元/；空调供热：燃气费约166.6万元/年；全年运行费用：311.1万元/年。

每平方米运行费用：41.48元。

方案三。空调供冷：约144.5万元/年；空调供热：电费约139.7万元/年；全年运行费用：284.2万元/年。

每平方米运行费用：37.89元

方案四。空调供冷：电费248万元/年；空调供热：集中供热费270万元/年；全年运行费用：518万元/年。

每平方米运行费用：69元。

5 结束语

初投资方案四最优，方案一次之；从运行费用上评价，方案一最优，方案四最差。考虑到方案一增设水池的成本预计有200万左右，该方案比较，方案四的初投资约多800万元左右，但由于其运行费用每年节省200万左右，多出来的投资可在3~4年收回；而且商业经营的情况对运行状态也有较大影响，经营状态不佳时，更能显出方案一蓄能的优势。因此，该项目最终选择方案一为方案。