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1、中央空调运行费用分析1. 引言中央空调系统的运行费用在选择空调方案、制定物业收费等工作中都起到了关键的作用。通常设计研究和开发商都是简单地以楼宇在冬夏季的电量（电费）差异来计算中央空调供冷的运行费用。由于没有认真分析和考虑在投资、运行、维护等全方面的费用，上述计算的结果不能反映实际真实的运行支出。本文将对构成中央空调系统运行费用的各要素进行基本分析，目的是为了在进行供冷方案选择时能有一个全面客观的比较依据。2. 中央空调系统运行费用构成和估算中央空调系统运行费用包括直接能源消耗、维护费用、投资摊销三大部分。21 直接能源消耗直接能源消耗包括冷冻站制冷和供冷的直接水、电费用支出。由于末端设备由各
2、楼层电力系统供电，所以已经计入用户电费中，在空调中不再重复计算。冷冻站相关设备包括冷水机组、冷冻冷却水泵、冷却塔等。由于冷冻机在不同负荷情况下的效率都不同，所以严格地说电耗的计算应该采用实时的方式，通常在方案计算时可以按照全年的需冷量（冷吨小时）来乘以系统的供冷效率（COP）来得出全年的运行电费，需要强调的是此处的系统效率不是冷水机组的EER值，必须考虑冷却塔、水泵等的电耗。通常对于使用离心式冷水机组的系统，供冷系统的综合效率为1.005kwh/RTh，即1冷吨小时的冷负荷需要1.005度的电耗。运行的直接水费主要是冷却水系统的补水，以补充冷却塔中水的蒸发消耗。系统冷却水循环量一般为0.907
3、4m3/RTH，补水参数为2%，则运行水费为0.018148m3/RTh，即4.8gal/RTh。22 维护费用中央空调系统的维护费用包括有多项内容，主要有：1）人力费用中央空调冷站需要配备固定的操作和简单维护修理人员，同时负责各楼层末端系统的维护和基本维修。对于1000RT的容量，需要配备1名主管、4名技术工人，含税、保险、福利因素后的年薪合计约20万元。2）保养费用中央空调系统的保养通常有两种方式，即委托专业公司和自行保养。从生命周期总费用对比来看，反而是前者的专业保养更为节省。合同包括了管道清洗、电气检查、机械维护维修等内容。通常1冷吨年合同金额为200元。3）冷却水处理及冷却塔维护由于
4、在国内的项目建设中大都采用进口原装或组装的冷水机组和水泵，所以其维护维修量相对较少。而冷却塔通常是国产设备，加上气候和环境条件复杂，冷却塔的维护维修量相对比较明显，需要在运行费用中单独考虑。冷却水的加药处理和冷却塔易损件更换，通常的费用指标为每冷吨每年30元。4）制冷剂补充冷水机组的制冷剂泄露因型号和使用年限而各异，对于离心式机组而言，每冷吨年泄露量大约在28磅之间，换算结果为每冷吨每年补充制冷剂的费用为67元。23 投资摊销投资摊销包括空调系统投资和更换的费用，以及投资的利息，保险等等与资本有关的因素。1）空调系统投资摊销空调系统中的设备、安装等项目均应根据其不同的服务年限即生命周期来进行摊
5、销，其含义是在生命周期满后需要进行更换。虽然在实际中可能有些设备的服务时间超过了生命周期，但是由于其服役时间过长，维护维修费用、运行能耗都大大增加，所以在摊销分析时用生命周期来作为依据是能符合实际的情况的。按照进口件国内组装的冷水机组，价格为每冷吨1900元，生命周期为20年。国产冷却塔的价格为每冷吨250元，生命周期为10年。冷冻冷却水泵的估算价格为每冷吨350元，生命周期为20年。末端设备的估算价格为每冷吨2000元，生命周期为10年。安装及更换的估算为每冷吨3500元，生命周期为10年。2）建筑和电力系统投资摊销冷冻站的设计面积指标一般为每冷吨0.5平方米，建筑成本为2000元/m2，因
6、此建筑投资的指标为每冷吨300元，生命周期为50年。空调系统配套的电力系统投资估算为1275元/KWH，折合为每冷吨1280元，生命周期为20年。3）利息摊销中央空调系统和附属的建筑、电力系统的一次投资估算一般为每冷吨12000元，资金利息按照年8%计算。4）保险保险费用为资产价值的千分之三，相当于每冷吨每年36元。3. 案例计算和分析为了清楚表达各项费用的情况和对比，我们选择某建筑面积为124,000平方米的建筑群（其中商业68,000平方米，办公30,000平方米，宾馆26,000平方米）作为分析对象。中央空调系统装机负荷为7600冷吨，年供冷时间为1,800小时。当地的水费单价为2.40
7、元/m3，电费单价为0.92元/kwh。建筑群年供冷量为10944000RTh。每年的各项费用支出详见表1所示。表1 典型项目年运行费用分析 分项细项年运行费用(人民币万元)直接能源消耗运行电费1,011.9运行水费47.7维护费用人力费用152.0保养费用152.0冷却水处理和冷却塔维护22.8制冷剂补充50.9投资摊销空调系统投资摊销522.5建筑和电力系统投资摊销53.2利息729.6保险27.4总计2,770.0从表中可以看出，中央空调的运行费用远远不止是直接的水电费用，按照单位冷量来计算，每RTh的综合运行费用达到了2.53元，而直接的水电费用仅仅是0.97元/RTh。所以在运行费用
8、计算中必须全面地考虑各项要素。刚刚修完一个朋友的水源热泵的，他家在廊坊，盖了一个三层楼，全部用于出租，只用热泵供暖，已经三年了，与他聊，他说，平均一平方米一冬天的费用也就6、7元人民币。地源热泵的冷热源温度一年四季相对稳定，冬季比环境空气温度高，夏季比环境空气温度低，这种温度特性使得地源热泵比传统空调系统运行效率要高40%，因此要节能和节省运行费用40%左右。另外，地能温度较恒定的特性，使得热泵机组运行更可靠、稳定，也保证了系统的高效性和经济性。在制热制冷时，输入1KW的电量可以得到5KW以上的制冷制热量。运行费用每年每平方米仅为1518元，比常规中央空调系统低40%左右。一 中央空调系统形式
9、介绍:1、传统的中央空调有空气源热泵（风冷机组）+辅助电加热和水冷冷水机组+锅炉两种形式。空气源热泵（风冷机组）和水冷冷水机组在制冷时都是把房间的热量向室外空气排放，受室外气温因素影响太大，其制冷量随室外空气温度升高而降低，尤其在高温高湿地区，机组制冷性能极不稳定，效率低下,有时甚至不能工作。在制热时，空气源热泵当室外温度降到零度以下时需加辅助电加热装置，耗电量大，效率很低;而水冷冷水机组+锅炉这种空调形式，在供热时需用电锅炉或燃煤、燃油锅炉，污染严重，运行费用昂贵。2、地源热泵中央空调:地源热泵中央空调分为水源热泵和土壤热交换器地源热泵两种形式2.1 水源热泵中央空调水源热泵概念、原理及归类
10、 2.1.1、水源热泵概念 水源热泵技术是一种利用地球表面或浅层水源（如地下水、河流和湖泊），或者是人工再生水源（工业废水、地热尾水等）的低温低位热能资源，采用热泵原理，通过少量的高位电能输入，实现低位热能向高位热能转移，既可供热又可制冷的高效、环保、节能的空调系统。 2.1.2、水源热泵原理 地球表面浅层水源（一般在 1000 米以内），像地下水、地表的河流、湖泊和海洋中，吸收了太阳进入地球的相当的辐射能量，并且水源的温度一般都十分稳定。水源热泵技术的工作原理就是：在夏季将建筑物中的热量“取”出来，释放到水体中去，由于水源温度低，所以可以高效地带走热量，以达到夏季给建筑物室内制冷的目的；而冬
11、季，则是通过水源热泵机组，从水源中“提取”热能，送到建筑物中采暖。 通常水源热泵消耗 1kW 的能量，用户可以得到 4kW 以上的热量或冷量。 2.1.3、水源热泵的分类 当利用的对象都是水体和地层（含水地层）的蓄能，而且都是以水作为热泵机组的冷热源，都可以将之归类为水源热泵系统。水源热泵可以分为地下水源热泵以及地表水源热泵。 地下水热泵系统，也就是通常所说的深井回灌式水源热泵系统。 通过建造抽水井群将地下水抽出，通过二次换热或直接送至水源热泵机组，经提取热量或释放热量后，由回灌井群灌回地下。 地表水热泵系统。 通过直接抽取或者间接换热的方式，利用包括江水、河水、湖水、水库水以及海水作为热泵的
12、冷热源。 2.2 土壤热交换器地源空调系统。这种空调系统是把热交换器埋于地下，通过水在由高强度塑料管组成的封闭环路中循环流动，从而实现与大地土壤进行冷热交换的目的。夏季通过机组将房间内的热量转移到地下，对房间进行降温。同时储存热量，以备冬用。冬季通过热泵将土壤中的热量转移到房间，对房间进行供暖，同时储存冷量，以备夏用，大地土壤提供了一个很好的免费能量存贮源泉，这样就实现了能量的季节转换。垂直埋管地源热泵系统 水平埋管地源热泵系统 1工作原理：地源热泵空调的心脏是一个“热泵”（制冷、供热）。供暖时，它吸取地热向用户排放，此过程只消耗少量电能，如图1所示。制冷时，它吸取用户室内的热量向地下排放，同
13、样也消耗少量热能，如图2所示 2 机组运行过程：冬天热泵中制冷剂正向流动，压缩机排出的高温高压R22气体进入冷凝器向集水器中的水放出热量，相变为高温高压的液体，再经热力膨胀阀节流降压变为低温低压的液体进入蒸发器，从地下循环液中吸取低温热后相变为低温低压的饱和蒸汽后进入压缩机吸气端，由压缩机压缩排出高温高压气体完成一个循环。如此循环往复将地下低温热能“搬运”到集水器，从而不断的向用户提供45-50的热水。如图3所示。夏天热泵中制冷剂逆向流动，与用户换热的冷凝器变为蒸发器从集水器中的低温水（7-12）提取热能，与地下循环液换热的蒸发器变为冷凝器向地下循环液排放热量，循环液中热量再向地下低温区排放，
14、如此循环往复连续地向用户提供7-12的冷水。3土壤热交换器埋管形式：地下埋管换热器主要有两种形式，即水平埋管和垂直埋管。选择哪种形式取决于现场可用地表面积、当地岩土类型以及钻孔费用。尽管水平埋管通常是浅层埋管，可采用人工开挖，初投资比垂直埋管小些，但它的换热性能比竖埋管小很多，并且往往受可利用土地面积的限制，所以在实际工程应用中，一般都采用垂直埋管。（见图4） 2.3 地源热泵发展概况地源热泵的概念最早出现在1912年瑞士的一份专利文现中。20世纪50年代，欧洲和美国开始了研究地源热泵的第一次高潮。但在当时能源价格低，这种系统并不经济，因而未得到推广。直到上世纪70年代，石油危机和日益恶化的环
15、境把人们的注意力集中到节能、高效益用能和环境保护上时，使地源热泵的研究进入了又一次高潮，最近20年在欧美等工业发达国家取得了迅速的发展，已成为一项成熟的应用技术。在美国地源热泵空调系统占整个空调系统的40%，是美国政府极力推广的节能、环保技术。为了表示支持这种技术，美国总统布什在他的得克萨斯州的别墅中也安装了这种地源热泵空调系统（见2001年5月28日参考消息）。到目前为止美国已安装了600，000台，而且计划每年安装40万台的目标，能降低温室气体排放一百万吨，相当于减少50万辆汽车的污染排放或种植树一百万英亩，年节约能源费用4、2亿美元。瑞典、瑞士、奥地利、德国等国家主要利用地源热泵，用于供暖及提供生活热水。据1999年的统计，为家用的供热装置中，地源热泵所占比例：瑞士为96%，奥地利为38%，丹麦为27%。在我国由于能源价格的特殊性以及人们节能、环保的认识程度等原因以及其它一些因素的影响，地源热泵空调技术应用和发展比较缓慢，人们对之尚不十分了解，推广较困难，然而随着人们生活水平的提高，人均能耗的增长，一次性矿物能源的日益衰竭以及环境的日趋恶化
