商业综合体空调冷机生命周期成本分析

俞绪辉

（上海恺珩房地产开发有限公司　上海　200438）

前言

2016年底～2018年，我国预计开业的大型商业项目预计达到178家[1]，大型商业项目呈快速增长趋势。以上海地区10万m2建筑面积大型购物中心项目为例，空调系统普遍造价约300～400元/m2，仅空调系统造价将到达3000～4000万元，冷机造价约为空调系统造价的15%左右。在运营阶段，冷机电耗约占建筑总能耗的10%，约200～250万度电/年。因此，对于大型商业项目而言，在设计和招标阶段对冷机方案进行LCC分析将有利于建筑全生命周期成本控制[2]。

1　工程概况及冷源方案

该商业综合体位于上海市，业态包含商业、餐饮、办公等，总建筑面积29.3万m2，其中采用集中冷站空调面积约为11.7万m2。夏季空调冷负荷采用DeST软件进行全年逐时模拟，不满足50h尖峰冷负荷为3800RT。

集中冷站冷源考虑采用定频离心式冷水机组+定频螺杆式冷水机组方案和变频离心式冷水机组方案两种经济性最优的方案作为本项目冷源，冷冻泵、冷却泵均为变频。

方案一：850RT定频离心式冷水机组4台+400RT定频螺杆式冷水机组1台；

方案二：775RT变频离心式冷水机组5台。

2　冷机方案市场分析

随着变频技术的推广和应用，近年来越来越多的项目开始采用变频冷机。在我国，变频驱动装置的配置率已由2005年的10%增长到了2011年的40%，在美国则增长到了70%[3]，我国变频冷机市场应用空间仍有进一步上升潜力。

变频冷机相对比定频冷机在运行时的灵活性、部分负荷下运行性能和防止喘振发生更具有优势，变频冷机相比常规定频冷机年运行费用可减少15%，而定频冷机相对比变频冷机在初投资、维护方面则价格更便宜。因此，对于是否采用变频冷机不应仅从运行费用进行分析，应考虑冷机全生命周期投入所有费用综合分析。

表1　

3　经济性分析方法及计算

变频冷机虽然在低负荷运行时能效相对定频冷机更高、能耗更低，但由于变频冷机市场仍处于上升期、初投资价格较高，维保成本也相对较高，因此，对于本项目是否采用变频冷机方案应考虑冷机全生命周期中所发生所有费用综合计算分析。

本项目冷站全生命周期经济性分析方法在暖通空调冷源方案LCC模型基础上简化并考虑初投资节省费用在生命周期内再投资增值的净现值（以下简称“15年再投资净现值”）因素，即方案的生命周期经济性分析考虑购投资成本、运行成本和维保成本三大部分对A、B、C三个厂家冷机定频和冷机变频共计6种方案进行分析。式中：LCC——冷站全生命周期总成本，万元；

Ci——冷站设备初投资，万元；

Ca——初投资节省费用在生命周期内再投资增值的净现值，万元；

Co——冷站在生命周期内运行成本，万元；Cm——冷站在生命周期内维保成本，万元。

3.1　投资成本

投资费用包含初投资Ci和15年再投资净现值Ca。

式中：Ci，i——对应方案设备初投资，万元；

Cin——设备安装费用，因两种冷机方案安装费用基本相同，Cin=0，万元；

Ci，min——方案最低初投资，万元；

i1——四大银行最高的5年期存款利率2.75%，并考虑上浮30%，即 2.75%×（1+30%）=3.575%；

n——全生命周期，下同，15年。

3.2　运行成本

以冷站全生命周期15年为计算周期，不同冷机方案、品牌的经济性计算分析如表5所示。

式中：Co，i——对应方案设备年运行费用，万元；

j——人工费用增长率，取2013年～2015年近三年通货膨胀率平均值，2.0%；

i2——贴现率，取四大银行最高的5年以上期贷款利率4.75%，并考虑上浮30%，即4.75%×（1+30%）=6.37%，下同。

3.3　维保成本

由于冷机定频、变频方案中冷机基本大修费用、循环水泵和冷却塔维保费用基本相同，方案经济性中暂不考虑。

其中：Cm，b——冷机基本维保费用，万元；

Cm，VFD——考虑到变频冷机变频器故障，变频冷机维保费用额外增加更换变频冷机变频器费用（保守估计按15年生命周期每台变频冷机更换1次，即从第2年开始更换，直至第6年结束时所有变频冷机更换变频器完毕），万元；

n′——变频冷机的变频器更换周期，6年。

4　对比分析（见图1）

图1　6种冷机方案LCC对比分析

综合对比结果显示，此次3个厂家共计6种冷机方案，虽然A、B两厂家变频冷机15年的生命周期内冷机运行时电耗较低，但由于两种方案的初投资较高，最终综合经济性仍不如初投资相对较低的定频方案。在冷机初投资费用占LCC超过13%时，初投资较低的LCC低，此时初投资对不同方案间的LCC影响比重更大。

方案选型不能仅关注运行费用，仍需结合全生命周期冷机经济性考量，选取生命周期综合费用较低的方案。

5　结语

在此次方案分析中，C厂家的变频冷机方案和C厂家的定频冷机方案分别为最优经济行方案和第二优经济性方案，可见初投资对全生命周期经济性比重较高。C厂家两种冷机方案中，当变频冷机变频器维修更换次数超过12次时，定频冷机方案将优于变频冷机方案；A厂家两种冷机方案中，当变频冷机变频器维修更换次数超过4次时，定频冷机方案将优于变频冷机方案。因此，除初投资和运行费用外，冷机变频器的价格和质量也直接影响其综合经济性。

项目最终采用变频冷机方案，鉴于变频冷机对运营水平要求较高，应加强对冷机维保及BA系统控制的质量管控要求，保障变频冷机高效且安全的运行。