超大型综合性建筑冷热源选择

超大型综合性建筑冷热源选择第1页，共34页，2023年，2月20日，星期四一、前言随着中国国民经济的发展，超大型商业建筑逐渐兴起，二十万平方米以上的超大型商业建筑由于其经济及社会效益巨大，成为各城市的政绩工程，而如何确定其冷、热源的选择成为暖通专业方案是否合理、经济的重要因素。第2页，共34页，2023年，2月20日，星期四二、工程概况石家庄北国—开元广场建筑面积42万平方米,设计内容包括:

商场、办公、电影院、餐饮、可用作办公的高级住宅、大型地下车库、人防等。建筑物最小宽度157米，总高度99.9米，裙房高度36米，总投资人民币约16亿元。第3页，共34页，2023年，2月20日，星期四室内设计计算参数序号房间名称温度（℃）湿度(%)气流速度（m/s）新风量(m3/人h)噪声(dB)冬季夏季冬季夏季1商场(外区)1925≥30600.252055

商场(内区)1826≥306020552影院1826≥306025353酒吧、茶厅2026≥406525454餐厅2025≥406025505酒店式公寓2025≥406525406办公2025≥456030407住宅1826//0.20/40

第4页，共34页，2023年，2月20日，星期四采暖项目维护结构热负荷(KW)新风负荷(KW)（考虑50％热回收）内区冷负荷(KW)A区5446.710080.86-16483.50B区7708.9897.58/C区3157.89741.60-626.05总计28033.53-17109.55采暖热负荷注：负值为冷负荷

第5页，共34页，2023年，2月20日，星期四空调项目维护结构冷负荷(KW)新风负荷(KW)（考虑50％热回收）A区21620.549677.04A3南楼A2北楼B1楼B2楼B3楼13338.531597.92C区6714.24387.76总计41673.3111662.72空调冷负荷第6页，共34页，2023年，2月20日，星期四1、冷源

1.1可以采用的冷源方式有：电制冷机组制冷机结合冰蓄冷蒸汽溴化锂机组制冷。本项目系统较大，节能潜力可观，为确定冷源方案需做详细经济技术比三、冷热源的选择第7页，共34页，2023年，2月20日，星期四设备投资

系统初投资差额

机房面积

运行费用差额投资收回时间经济性的比较第8页，共34页，2023年，2月20日，星期四冰蓄冷+电制冷与电制冷的系统投资比较

项目冰蓄冷＋电制冷制冷机组设备投资差额-300万元蓄冰设备投资差额+1100万元循环水泵投资差额-30万元冷却水泵投资差额-30万元冷却塔投资差额-20万元注：以上比较以单纯使用电力制冷机组的投资为基准第9页，共34页，2023年，2月20日，星期四冰蓄冷+电制冷与电制冷的系统投资比较

项目冰蓄冷＋电制冷机房投资差额+100万元（500m2机房面积）风、水管路投资差额-240万元蓄冰、融冰控制系统投资差额+200万元融冰泵投资差额+30万元融冰换热器投资差额+30万元系统初投资差额840万元

注：以上比较以单纯使用电力制冷机组的投资为基准（接上表）第10页，共34页，2023年，2月20日，星期四冰蓄冷+电制冷与电制冷的运行费用比较

项目冰蓄冷

＋电制冷电制冷

制冷季每日蓄冰部分：蓄冰量按夏季逐时负荷总合的50％计算，每日蓄冰费用为：110000kWh÷4×0.285＝7837.9元即时冷量，无蓄冷部分

1、100％负荷（20天）110000kWh÷4.5×0.67＝16378元日费用：7837.9+16378＝2.42万元1、100％负荷（20天）日费用：220000kWh÷4.5×0.67＝3.28万元2、80％负荷（40天）66000kWh÷4.5×0.67＝9826.7元日费用：7837.9+9826.7＝1.77万元2、80％负荷（40天）日费用：176000kWh÷4.5×0.67＝2.62万元3、60％负荷（40天）22000kWh÷4.5×0.67＝3275.6元日费用：7837.9+3275.6＝1.11万元3、60％负荷（40天）日费用：132000kWh÷4.5×0.67＝1.96万元4、30％负荷（80天，其中包括60天的过渡季节负荷）66000kW÷4×0.285元＝4700元日费用：0.47万元（全蓄冰状态）4、30％负荷（80天，其中包括60天的过渡季节负荷）66000kWh÷4.5×0.67＝0.98万元运行费用差额（每日供冷时间为14小时）

第11页，共34页，2023年，2月20日，星期四项目冰蓄冷＋电制冷电力制冷机组制冷

其它季节蓄冰量按逐时负荷总和计算，每日蓄冰费用为：100000kWh÷4×0.285＝7125元7125元×180天＝128.25万元（全蓄冰状态）100000kWh÷4.5×0.67＝1.675万元

1.675万元×180天＝301.5万元运行费用差值327.2+301.5-（201.2+128.25）＝299.2万元

投资回收期840万元÷299.2万元＝2.8年(接上表)说明：使用冰蓄冷＋电制冷将在使用约3年后收回全部额外投资成本。冰蓄冷+电制冷与电制冷的运行费用比较

第12页，共34页，2023年，2月20日，星期四冰蓄冷+电制冷与蒸汽溴化锂机组制冷的系统投资比较

项目冰蓄冷＋电制冷制冷机组设备投资差额-400万元蓄冰设备投资擦差额+1100万元循环水泵投资差额-30万元冷却水泵投资差额-60万元冷却塔投资差额-40万元注：以上比较以单纯使用蒸汽溴化锂机组的投资为基准第13页，共34页，2023年，2月20日，星期四冰蓄冷+电制冷与蒸汽溴化锂机组制冷的系统投资比较项目冰蓄冷＋电制冷机房投资差额+60万元（300m2机房面积）风、水管路投资差额-240万元蓄冰、融冰控制系统投资差额+200万元融冰泵投资差额+30万元融冰换热器投资差额+30万元系统初投资差额680万元

注：以上比较以单纯使用蒸汽溴化锂机组的投资为基准（接上表）第14页，共34页，2023年，2月20日，星期四冰蓄冷+电制冷与蒸汽溴化锂机组制冷的运行费用比较

项目冰蓄冷+电制冷

蒸汽溴化锂机组制冷

每日蓄冰部分：蓄冰量按夏季逐时负荷总和的50％计算，每日蓄冰费用为：110000kWh÷4×0.285＝7837.9元即时冷量，无蓄冷部分

1、100％负荷（20天）110000kWh÷4.5×0.67＝16378元日费用：7837.9+16378＝2.42万元1、100％负荷（20天）日费用：220000kWh×0.86÷600000÷0.8×80＝3.15万元2、80％负荷（40天）66000kWh÷4.5×0.67＝9826.7元日费用：7837.9+9826.7＝1.77万元2、80％负荷（40天）日费用：176000kWh×0.86÷600000÷0.8×80＝2.52万元3、60％负荷（40天）22000kWh÷4.5×0.67＝3275.6元日费用：7837.9+3275.6＝1.11万元3、60％负荷（40天）日费用：132000kWh×0.86÷600000÷0.8×80＝1.89万元4、30％负荷（80天，其中包括60天的过渡季节负荷）66000kW÷4×0.285元＝4700元日费用：0.47万元（全蓄冰状态）4、30％负荷（80天，其中包括60天的过渡季节负荷）66000kWh×0.86÷600000÷0.8×80＝0.95万元制冷季运行费用201.2万元/年

315万元/年运行费用差额（每日供冷时间为14小时）

第15页，共34页，2023年，2月20日，星期四项目冰蓄冷＋电制冷蒸汽溴化锂机组制冷其它季节蓄冰量按逐时负荷总和计算，每日蓄冰费用为：100000kWh÷4×0.285＝7125元7125元×180天＝128.25万元（全蓄冰状态）100000kWh×0.86÷600000÷0.8×80＝1.43万元

1.43万元×180天＝257万元运行费用差值315+257-（201.2+128.25）＝242.6万元

投资回收期680万元÷242.6万元＝2.8年(接上表)说明：使用冰蓄冷＋电制冷将在使用约3年后收回全部额外投资成本。冰蓄冷+电制冷与蒸汽溴化锂机组制冷的运行费用比较第16页，共34页，2023年，2月20日，星期四小结：

由采用冰蓄冷技术，（即利用制冷机蓄存一部分冷量，在电力高峰时间内，用制冷机与蓄存的部分冷量同时供冷）利用夜间谷时电力资源充沛，且价格较低的优势，进行蓄冰，在白天峰值时，利用冰的蓄冷量进一步降低冷冻水水温，（可以将一般冷水机组的7℃出水温度降低为4℃～5℃左右）这样既可以降低冷水机组的运行费用，又可以减少冷冻水循环系统的一次投资和运行费用（可以将水泵的流量降低，即降低水泵的功率），同时系统末端可以节约20％的投资，系统风道、水管尺寸均可以相应减小20％左右，可大大提高建筑物的有效利用空间。第17页，共34页，2023年，2月20日，星期四同时由于蒸汽凝水的余热在夏季无法有效利用，且高温排放不利于环境保护（国家要求排放温度低于40℃），并且蒸汽溴化锂机组的冷却水系统特别庞大，对冷却水温度要求较高，机组运行前需要一定时间预热方可启动，同时蒸汽溴化锂机组能效比衰减情况较严重，使用寿命较电制冷机组短，并且针对本项目峰值冷量较大，蒸汽溴化锂机组应按最大负荷选取，机组数量较多，一次投资费用较大。因此，采用电力作为动力，结合冰蓄冷技术进行制冷的方式无论从初投资或是运行费用上都具有相当的优势。第18页，共34页，2023年，2月20日，星期四2、热源2.1可以采用的热源方式有：

由热力管网提供的蒸汽电锅炉＋电蓄热水环热泵机组。

本项目系统较大，节能潜力可观，为确定热源方案需做详细经济技术比第19页，共34页，2023年，2月20日，星期四经济性的比较

初装费

系统初投资差额

设备投资

机房面积

运行费用差额投资收回时间第20页，共34页，2023年，2月20日，星期四电锅炉结合蓄热与蒸汽的比较系统初投资差额（初装费）项目电锅炉＋电蓄热外网蒸汽初装费电力贴费/增容费(商业100元/m2,办公80元/m2)1616万元电力增容费/第21页，共34页，2023年，2月20日，星期四电锅炉结合蓄热与蒸汽的比较系统初投资差额（设备投资、机房面积）项目电锅炉＋电蓄热

外网蒸汽

设备投资电锅炉

(1.2×104kW)140万元蒸汽入口装置15万元储热罐（900m3）300万元温度控制20万元高温侧循环水泵11万元换热器（汽－水）12万元额外增加的高低压配电及控制设备360万元温度、压力控制设备38万元换热器（水－水）15万元锅炉房配套设施30万元机房面积不小于800m2

160万元约为200m2

40万元小计1054万元1703万元（接上表）第22页，共34页，2023年，2月20日，星期四电锅炉结合蓄热与蒸汽的比较系统初投资差额1054万元（电锅炉＋电蓄热）－1703万元（外网蒸汽）＝－649（万元）电锅炉＋电蓄热供热初投资<外网蒸汽供热初投资第23页，共34页，2023年，2月20日，星期四电锅炉结合蓄热与蒸汽的比较运行费用差额（每日供热时间为12小时）项目电锅炉＋电蓄热

外网蒸汽

最大热负荷2×104KW每日蓄热部分：12000kW×8小时×0.285元＝2.74万元即时热量，无蓄热部分

1、100％负荷（20天）12000kW×12小时×0.67元＝9.65万元日费用：2.74＋9.65＝12.39万元1、100％负荷（20天）日费用：(2×104KW×0.86×12小时÷600000cal/t)×80元/吨＝2.75万元2、80％负荷（40天）8000kW×12小时×0.67元＝6.43万元日费用：2.74＋6.43＝9.17万元2、80％负荷（40天）日费用：(1.6×104KW×0.86×12小时÷600000cal/t)×80元/吨＝2.20万元3、60％负荷（40天）4000kW×12小时×0.67元＝3.22万元日费用：2.74＋3.22＝5.96万元3、60％负荷（40天）日费用：(1.2×104KW×0.86×12小时÷600000cal/t)×80元/吨＝1.65万元4、30％负荷（20天）6000kW×12小时×0.285元＝2.05万元日费用：2.05万元（全蓄热状态）4、30％负荷（20天）日费用：(0.6×104KW×0.86×12小时÷600000cal/t)×80元/吨＝0.83万元运行费用894万元/年225.6万元/年

第24页，共34页，2023年，2月20日，星期四电锅炉结合蓄热与蒸汽的比较系统运行费用差额894万元/年（电锅炉＋电蓄热）－225.6万元/年（外网蒸汽）＝668.4万元/年

电锅炉＋电蓄热供热运行费用>外网蒸汽供热运行费用第25页，共34页，2023年，2月20日，星期四电锅炉结合蓄热与蒸汽的比较投资收回时间系统初投资差额÷系统运行费用差额

649万元÷668.4万元/年＝0.97年

结论：使用蒸汽供热将在大约一个采暖季后即开始比使用电锅炉＋电蓄热供热节省费用第26页，共34页，2023年，2月20日，星期四电锅炉结合蓄热与蒸汽的比较小结：

由上表可知，在系统的设备投资、安全性、稳定性上，使用蒸汽作为热源有着较为明显的优势。另外，由于电锅炉＋电蓄热系统设备较多，就会使得控制变得复杂，系统故障点也会明显高于蒸汽作为热源的系统。从运行费用上看，使用蒸汽作为热源的费用远低于使用电锅炉＋电蓄热的系统，因此可以明显看出，使用蒸汽作为热源是十分合理的。第27页，共34页，2023年，2月20日，星期四水环热泵机与蒸汽的比较由于冬季商场存在大量的内区负荷，可以通过水环热泵机将内区的热量转移至外区供热。在白天采用制冷机制冷，利用制冷机制冷的冷却水热量带动水环热泵机制热；或是制冰机利用夜间谷价电力蓄冰，白天利用蒸汽换热供暖。

第28页，共34页，2023年，2月20日，星期四项目制冷机制冷＋水环热泵机制热冰蓄冷＋蒸汽换热供热运行费用制冷机制冷需要的运行费用：57692.5÷5.5×0.67（白天平均电价）＝7028元57692.5kW的冷量可以利用的热量83333.6kW需耗电费：68182÷4.5×0.67＝10151.5元制冰量为内区最大负荷的50％，按10小时的运行时间计算：11538.5×10×0.5＝57692.5Kwh运行费用：57692.5÷4.5×0.285＝3653.9元用蒸汽提供83333.6kWH的热量费用为：83333.6×1000×0.86÷6000×80＝9555.6元17179.5元13209.5元

运行费用差额日差额17179.