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摘要：冬季时商业建筑内区也存在较大的冷负荷，需开启制冷机组供给冷量，存在采用热回收水冷机组同时制冷及供暖的条件。考虑目前部分中部地区的天燃气价格较高，本文从工程设备投资、运行费用等角度比较热回收机组同时供冷及供暖方案与几种常规方案。经过计算及分析发现采用热回收机组是具有理论可行性的，但仍需要在工程实践中进一步证实。
关键词：热回收冷水机组；供暖；空调分区；设备投资；运行费用
Abstract Commercial building area during the winter there is also a large cooling load，need to open refrigerating unit supply quantity of cold，are using heat recovery type refrigeration units and cooling and heating conditions.Consider the part of the central region of natural gas price is higher，this article from the perspective of engineering equipment investment，operation cost，etc is heat recovery units both cooling and heating scheme with several conventional scheme.Through calculation and analysis found that the feasibility of heat recovery unit is a theory，but still need to be further confirmed in the engineering practice.
Keywords heat recovery water chiller，heating，air-condition zone，equipment investment，operation cost
1 引言
热回收水冷机组的原理是将空调压缩机产生的冷凝热量回收利用。常规制冷机组的处理方式是通过水泵、冷却塔、风冷风机等设备，将冷凝热量排外界环境中。而如果把这一部分热量回收利用，用于制取生活热水或其它用途，不仅能实现空调系统的单向能耗，双向输出，同时又能节约制取热水的能源消耗。
2 背景介绍
热回收水冷机组与普通机组相比，主要有以下特点：
1）热回收水冷机组以制冷为主，供热为辅，机组COP较低；
2）热回收水冷机组较适合在冬季运行，对制冷影响较小，热回收效率较高；
3）热回收机组可实现“一机多用”，节省燃料费用，节约能源。
冬季时的商业内区因室内人员、灯光及其它发热设备，冷负荷比较稳定，外区也存在由围护结构换热产生的热负荷，需要同时供冷与供暖。而且目前中部地区的天然气费用较高，如武汉为3.5 元/m3，采用燃气热水锅炉供暖成本较高。如果冬季采用热回收水冷机组方案，可以降低供暖成本。
本文以武汉地区某项目作为分析对象，利用能耗模拟软件Energy-Plus得到该建筑全年逐时冷、热负荷分布，具体见图1。从图中可以发现，冬季时冷热逐时负荷分布有一定的重合轨迹，表明在冬季时空调内区的热量可回收给外区供暖。
图1 商业全年逐时冷、热负荷分布图
3 比较分析
由于冬季早上商业开始运营时，室外温度较低，外区围护结构温度也较低，辐射吸热作用较强，因此外区热负荷为全天最大；而内区人员、灯光及设备的使用较小，此时内区冷负荷为全天最小。
根据图1全年冷、热负荷分析，配置如下几种常规方案与热回收方案：
方案一：3台1500冷吨离心式水冷机组，2台450冷吨螺杆式水冷机组，3台2800kW燃气热水锅炉；
方案二：3台1500冷吨离心式水冷机组，2台450冷吨螺杆式水冷机组，3台2800kW燃气热水锅炉，3台2000kW板式换热器用于“冷却塔免费制冷”；
方案三：2台1900冷吨离心式水冷机组，4台400冷吨螺杆式热回收水冷机组，3台2800kW燃气热水锅炉。
其中方案一供冷设备为制冷机组，供暖设备为燃气热水锅炉；方案二在室外湿球温度低于10℃时开启“冷却塔免费制冷”模式，兼用冷冻水泵，其它与方案一相同；方案三在冬季时利用热回收机组同时供冷及采暖，当回收热量不足时，开启燃气锅炉补充。另外冬季时空调冷冻水供回水温度为10℃/15℃。方案一和方案二中供暖系统供回水设计温度为60℃/50℃。方案三中供暖系统供回水设计温度为45℃/35℃，空调系统末端设备（空调机组，新风机组及风机盘管）的型号需相应增大。
根据项目工程合同确定方案一及方案二的冷、热源主系统的建设费用，由专业工程造价单位提供方案三的建设费用。利用能耗模拟软件Energy-Plus建立三种方案的模型，分析模拟计算结果得出三种方案的年运行费用。三种设计方案的建设费用及年运行费用见表1。
由于方案三中热回收水冷机组的设备费用较高，且末端设备的型号加大也会增加费用，故建设费用会高于另两种方案。方案二与方案一的主要区别为增加板式换热器作“冷却塔免费制冷”。
从表1中可以发现，方案三的年运行费用最低，较方案二可节省约7%，较方案一可节省约16%。主要原因是方案三冬季时采用热回收冷水机组替代锅炉提供供暖热水，虽然在热回收工况下冷水机组的COP 值会低于制冷工况，机组的运行费用会增加，但总运行费用仍然优于另两种方案。
为进一步分析三种方案的经济性，根据表1中的建设费用及年运行费用比较项目的累年总费用表2。可以发现，虽然方案三的建设费用最高，但由于其年运行费用最低。系统运行3年后方案三总费用小于方案一，运行5年后总费用小于方案二。分析15年后总费用发现，方案三较方案二可节省约12%，较方案二可节省约5%，节省运行费用显著，节能前景可观。
4 结论
实际工程中热回收水冷机组方案多用于酒店项目，回收热水作生活热水预热用途。而在商场项目中使用较少，究其原因为热回收水冷机组方案控制比较复杂，要求建筑冷、热负荷的匹配程度，管理人员应有相当素质等。但分析发现，热回水冷水机组在商业建筑的应用具有一定的经济可行性，在降低建筑空调系统的运行能耗及费用方面有着较为明显的作用。
论文作者:党奇
论文发表刊物:《基层建设》2016年9期
论文发表时间:2016/7/27
标签：方案论文; 机组论文; 水冷论文; 费用论文; 负荷论文; 冬季论文; 设备论文; 《基层建设》2016年9期论文;