广州某酒店群空调水系统方案比较分析

陈少玲，欧阳长文（广州市设计院，广东　广州　510620）



广州某酒店群空调水系统方案比较分析

陈少玲，欧阳长文（广州市设计院，广东广州510620）

本文先介绍一级泵系统与二级泵系统的特点，然后通过对广州某酒店群集中供冷水系统一级泵系统及二级泵系统方案比较与分析，得出对于此类型的项目，这两种空调水系统的使用建议。

一级泵系统；二级泵系统；变频水泵

1　前言

空调冷冻水系统是中央空调工程的重要组成部分，而水泵在水系统中又起着一个核心作用。据测算中央空调的耗能约占到建筑物总耗能的65%左右，循环水泵耗电量占整个建筑总耗电量的11.7%左右。所以合理选择空调水系统对节能减排有着非常重要的意义，本文对广州地区某酒店群为例，对空调水系统进行比较分析，并给出合理的使用建议。

2　一级泵系统与二级泵系统的特点

一级泵系统分为一级泵定流量和一级泵变流量系统。一级泵定流量系统的特点为：一台冷水机组配置一台冷水泵，水泵和机组联动控制。由于水泵输出流量在一段时间内为定值，多以冷水机组的冷量改变只能通过改变供回水温度来实现，系统始终处于大流量、小温差的状态，不利于节约水泵能耗。目前，只有少数标准较低的民用建筑和间歇使用是建筑在使用。

一级泵变流量系统［1］选择可变流量的冷水机组，使蒸发器侧流量随着负荷侧流量的变化而改变，从而最大限度地降低水泵的能耗。一级泵变流量系统要求冷水机组流量可变，同时，变频水泵转速一般由最不利环路末端压差变化来控制。二级泵变流量系统［1］是在冷水机组蒸发器侧流量恒定的前提下，把传统的一级泵分解为两级，在于冷源侧一级泵的流量不变，二级泵则能根据末端负荷的需求调节流量。一级泵变流量系统和二级泵变流量系统原理图如图1。

图1　一级泵变流量系统原理图（左）和二级泵变流量系统原理图（右）

由于一级泵定流量系统仅适用于小型工程且由于一级泵变流量的出现，其应用范围越来越小。故本文仅对一级泵变流量系统与二级泵变流量系统进行比较。一级泵变流量特点：初投资小，机房面积小，冷水机组与水泵台数不必一一对应，水泵变频运行，可以最大可能降低水泵能耗。缺点为不同环路压力损失较大时损耗大，水泵扬程如选取较大时其效率降低要比二级泵系统高。二级泵变流量特点：水泵扬程小且变流量运行，节能；但是也存在水泵与机组必须相互对应，初投资大，机房面积大，运行费高，易出现水泵运行效率低，能耗高，小温差也会导致冷水机组的效率降低的弊端。

3　项目概况

广州某酒店群内共有A、B两座酒店，建筑面积约11万m2，其中酒店A建筑面积约6万m2，客房数约260间；酒店B建筑面积约5万m2，客房数约500间。由于管理需要，两酒店合用空调冷热源，能源机房设置于酒店A地下一层。对于酒店B，从酒店A提供的冷冻水主管输送距离约240m（双程），造成能源和水泵扬程的损耗。通过计算后得到，当供给酒店B冷冻水主管管径为DN350时，两酒店间该管段阻力损失约为5.3m，根据《公共建筑节能标准》4.3.5规定，冷冻水应设二级泵系统。如将该段管径放大为DN400时，主管管径降为2.8m，冷冻水系统可按照一级泵系统设计。一级泵（方案一）和二级泵系统（方案二）机房设备选型中主机，冷却塔、冷却水泵和水系统附件设备选型一致；区别在于冷冻水泵的选型，一级泵系统只需选用一组变频水泵，二级泵系统选用两组水泵。

4　方案比较前提条件

（1）本次方案比较仅为冷源系统，热源系统与冷源系统类似，不在本次方案比较之列。

（2）本次方案比较仅限于冷源机房内主要设备。

（3）酒店空调负荷频率参照某星级酒店的负荷频率进行计算［2］。

（4）冷水机组部分负荷的运行策略及二级泵系统中冷冻水二级水泵变频运行策略及水泵功耗均由厂家提供。

（5）由于缺乏资料，方案一中冷冻水泵功率按实际流量对应功率运行计算。

（6）为了便于计算，广州地区电价按1元/kW·h计算。

5　冷源机房初投资对比分析

从图2可以看出，方案一和方案二初投资对比中，冷水机组、一级冷冻水泵、冷却水泵、冷却塔的初投资基本一致。方案二由于一级冷冻水泵采用定频运行策略，故变频器投资比方案一低；但方案二由于比方案一多出一套分、集水缸及综合水处理装置，故其附件初投资会比方案一高。综上所述，案一的初投资较方案二节省了50.3万元，约节省7.09%。

图2　两种方案的初投资比较

6　运行费用分析

本次运行费用对比的基础条件：

（1）酒店空调负荷频率参照某星级酒店的负荷频率进行计算［2］；

（2）冷水机组部分负荷的运行策略由厂家根据末端负荷提供实际功耗，考虑此负荷下机组开启台数进行复核计算；

（3）二级泵系统中冷冻水二级水泵变频运行策略及水泵功耗由水泵厂商提供；

（4）由于缺乏资料，一级泵系统中冷冻水泵功率按实际流量对应功率运行计算。

冷源机房内两个方案全年运行费用统计详见图3。

图3　两种方案的全年运行费比较

从图3可以看出，两种方案冷水机组、冷却水泵、冷却塔的运行策略一致，故其运行费用也一致。运行费用的差异主要体现在冷冻水泵。方案二冷冻水泵运行费用由一级冷冻水泵及二级冷冻水泵组成，其年总运行费用仍比方案一节省3.78万元。如此小的差异我们认为是由于方案一冷冻水泵采用了变频控制，从而减少了与方案二的运行费用差距。

7　经济性分析

（1）从设备投资角度看，方案一的初投资较少（未考虑水管差异带来的影响），方案二比方一多出7.09%。

（2）从运行费用角度看，方案二的运行费用较低，方案一比方案二多出0.67%。

（3）按静态投资回收期计算，使用方案二的回收期为13.29年。

8　系统优缺点

（1）机房面积

采用二级泵系统会相应增加二级冷冻水泵，分集水器等部件，制冷机房面积相应增大，就本项目规模初步估算方案二比方案一的机房面积大100m2左右。

（2）维护及管理难度

二级泵系统采用设备较多，系统集成难度较大，且供回水环路由于采用二级泵系统会增加水环路（冷、热水各一对），不利于室内管线综合，也给运营管理公司增加了维护及管理难度。

（3）采用二级泵系统会增加系统水环路，经过对比，方案二比方案一的主管段部分会增加约35%的费用。

9　结论

（1）冷冻水一级泵系统比二级泵系统方案初投资低，运行费用虽不及二级泵系统经济，但二级泵系统的投资回收期较长，且二级泵系统末端系统投资较大，故一级泵系统的经济性占优。

（2）水泵变频技术的采用在一定程度上缩短了冷冻水一级泵系统与二级泵系统之间经济性的差距。

（3）冷冻水二级泵系统比一级泵系统占用较多的主机房面积，其维护及管理难度亦较一级泵系统复杂。

（4）对于各区域使用时间一致，冷水水温和供回水温差要求一致且各区域管路压力损失相差不大的中小型工程，宜采用变流量一级泵系统。

［1］陆耀庆.《实用供热空调设计手册》（第二版）.中国建筑工业出版社，2008.

［2］洪丽娟，刘传聚.空调冷负荷时间频数及其应用.制冷与空调，2004，4 （6）：63～65.

陈少玲（1984-），女，工程师，硕士研究生，主要从事暖通空调设计相关工作。

TU831.3

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2095-2066（2016）12-0139-02

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