廣州某商業綜合體項目中央制冷系統配置方案分析

李杏飛

（科進柏誠工程技術（北京）有限公司廣州分公司，廣東廣州，510010）

根據廣州市的氣候特點，常規項目的空調供冷期較長，供暖期較短，結合項目定位及同檔次其他項目做法，本項目只考慮夏季空調，冬季不采暖。同時根據《廣東省綠色建筑設計規范：DBJ/T 15-201-2020》的要求，集中空調系統冷水機組臺數及單機制冷量選擇，應符合空調負荷全年變化規律，滿足系統在部分負荷運行條件下使用要求。本文通過開利HAP負荷計算軟件，總結了項目不同冷負荷區間的全年運行時間比例，從制冷主機高效運行、節約空調能耗的角度考慮，提出不同的中央制冷主機配置方案。

1 項目概況

本項目位于廣州市天河區，規劃總用地面積46,386 m2。項目分為地塊一、地塊二，由4層地下室、裙樓商業、1棟辦公及4棟塔樓高層公寓組成。商業由餐飲、商鋪、超市、電影院等多種功能組成。本文分析范圍為：地塊一的地庫及裙樓商業部分（電影院除外）、塔樓辦公。

2 空調冷負荷計算

負荷計算軟件為：Carrier Hourly Analysis Program Version 5.11 International Edition。

在進行制冷主機配置分析時為項目的方案設計階段，故外圍護結構熱工參數參考《公共建筑節能設計標準：GB50189-2015》，室內設計參數按照甲方的設計標準，同時考慮商業及辦公入駐率均為100 %。通過軟件計算所得的冷負荷結果如下：地塊一商業空調區域面積：66,934.0 m2，高峰冷負荷為：11,479.0 kW（3,264RT），出現時間：七月14：00時；單位空調面積冷負荷約：173 W/m2。辦公空調區域面積：31,930.0 m2，高峰冷負荷為：4,432.1 kW（1,260RT），出現時間：七月17：00時；單位空調面積冷負荷約：139 W/m2。

3 中央制冷系統方案

3.1 主機配置方案

根據負荷計算輸出結果，考慮商業辦公分開或合用的制冷主機搭配方式，擬采用以下四種主機配置方案，如表1所示：

表1 制冷主機配置方案

四種方案的負荷分布圖分別如圖1～圖8：

圖1 方案一辦公負荷分布圖

圖2 方案一商業負荷分布圖

圖3 方案二辦公負荷分布圖

圖4 方案二商業負荷分布圖

圖5 方案三負荷分布圖（工作日）

圖6 方案三負荷分布圖（非工作日）

圖7 方案四負荷分布圖（工作日）

圖8 方案四負荷分布圖（非工作日）

3.2 主機選型分析

因不同廠家而異，冷量約1,000 RT以上的制冷機可考慮選用高壓（10 kV）制冷機。高、低壓制冷機兩者的主要區別在于使用了不同的電動機，而其他COP、NPLV、制造物料都沒有太大差異。

10 kV高壓制冷機組的主要優勢在于可以直接接入市政10 kV電力，節省變壓器等電力設備初投資。同時，10 kV制冷機單臺制冷量一般較大，可以適當減少制冷機組安裝數量，節省機房面積。另外，由于電力能損與電流的平方成正比，10 kV制冷機電機能耗及其電力傳輸能耗亦較380 V低壓制冷機為低。

380 V低壓制冷機組為常規產品，市政10 kV電力需要經過變壓器降壓至380 V再接入制冷機。日常維護只需要進行常規管理，相對高壓制冷機的維護要求要低，維護費用較低。由于低壓制冷機單臺冷量較少，導致機組數量相對較多，同時亦要設置變壓器，機房面積要求相對較大。

考慮采用高壓制冷機時，亦應同時考慮現階段主要制冷廠家的產品選擇。

約克-產品線豐富，設備容量范圍在1,400～2,900 RT，技術成熟，項目經驗相對較多。

麥克維爾-產品線豐富，設備容量范圍在800～2,600 RT，技術成熟，項目經驗相對較多，大部分為工業類項目。

開利-從2003年左右開始生產高壓制冷機，設備容量范圍900～3,000 RT。主要應用于工業項目。

特靈-從2009年左右開始生產高壓制冷機，技術不太成熟，實際案例較少，產品線不豐富，廠家推薦為2,000～2,500 RT，2,000 RT以下不推薦采用，若一定要采用也有相應機型。方案四中的1,350 RT高壓機組，特靈表示暫時沒有此機型。

3.3 運行費用分析

中央制冷系統的年運行費用主要取決于機組及附屬設備（如水泵、冷卻塔等）的開啟時間長短及荷載情況；且不同負荷情況下的主機運行搭配，主機運行能效均不一致。

根據系統負荷分布及機組運行搭配情況，利用HAP軟件模擬計算出四個方案的制冷中心全年運行電量，并計算運行電費如表2。

表2 系統年總耗電量及運行電費

3.4 方案綜合對比

結合機房占用面積、主機保障率、設備初投資、運行費用、運營管理等方面，對各方案進行橫向對比，如表3。

表3 方案綜合對比表

4 結論

根據全年冷負荷計算輸出結果可以看出，低負荷的發生時段比較少。以方案三為例，負荷在0～350 Rt區間，占全年運行時間的比值為16 %，在這個負荷區間，只能螺桿機運行，當一臺小螺桿機損壞時，離心機在低負荷會喘振而無法供冷。但考慮到這個時間占比非常低，所以配置一臺小螺桿機可以滿足絕大部分時間的使用要求。

高壓機一般在冷量較大（6,000 RT以上）的項目上使用，比如廣州東塔等。因本項目供冷規模不是非常大，相對于低壓制冷主機方案，高壓制冷主機方案在機房面積上有優勢，但在運行費用和設備初投資方面，與低壓方案相差較小，此方案基本沒有明顯優勢，考慮到需要執高壓電工證的空調工程人員上崗管理，且需要與供電局溝通高壓電機接入電網的事宜，且此容量的機型部分廠家沒有，故不建議考慮采用高壓制冷主機的方案；

若不考慮到物業管理上的責任劃分與糾紛，合并辦公及商業空調系統（方案三）在技術上占用一定的優勢，包括機房面積、初投資、以及日后的運行費用、辦公加班空調的便利性等。需結合物管和營銷的意見綜合考慮。