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摘要：川气东送管道武汉调控中心，总建筑面积8229平方米，主楼为五层，附楼二层，通过多次反复论证，本工程空调系统工程最终采用了直流变频VRV系统方案，空调分层、分区控制，室外机统一集中放置于屋顶，冷媒管从管道井分至每一层，与室内机进行连接。主要介绍了三种空调型式的性能比较，经济分析。
关键词：节能建筑空调形式、多联机、空调前期投入、空调使用费用
川气东送管道武汉调控中心，总建筑面积8229平方米，主楼为五层，附楼二层，通过多次反复论证，本工程空调系统工程最终采用了直流变频VRV系统方案，空调分层、分区控制，室外机统一集中放置于屋顶，冷媒管从管道井分至每一层，与室内机进行连接。在中央空调与通风方案确定之前，我们就现有的几种中央空调形式进行了论证和对比，根据建筑物的规模、用途、前期投入、后期节能性等方面，前期论证的方案集中在水冷螺杆、风冷热泵、直流变频三种空调形式，本文主要就几种空调形式深入分析对比，并就最终选择的方案和实际使用情况进行总结。
1、性能对比：直流变频VRV系统与冷水机组、风冷热泵机组
本建筑物空调选型初期，对先进直流变频VRV系统与传统冷水机组、风冷热泵机组，三种中央空调型式进行对比。
1．1直流变频VRV空调的优势：
传递冷量时能量损耗小VRV 是冷媒直接蒸发制冷制热的方式，在能量传递过程中只有一次热交换，能量损耗较小；而风、水管式的空调系统采用的两次热交换方式，在传递冷量的过程中能耗的损耗比较大。VRV空调的一次热交换方式的能量损耗最小。
1）机组寿命长VRV空调系统所使用的直流变频压缩机，在酸雨及大气污染严重的地区，要求空调室外机具备防腐蚀机能。大部分VRV空调品牌的室外机热交换器翅片经独有的防蚀处理，有效发挥抗蚀性，增强了室外机的耐久性。据了解，水系统空调约15年的平均寿命，目前我国深圳等开发较早的地区，出现了写字楼空调面临瘫痪，空调寿命到期，整个系统需全部更换，但由于是大型中央空调，更新空调设备的费用高、施工难度大，基本是难以实现，谁来出这笔费用更是一大难题。本次调控中心大楼，涉及民生，需从长计议，应当按百年建筑来考量，因此对空调系统的寿命的要求和对日后更新施工的可行性，我们更为关注。
2)节省安装空间 根据本建筑结构的特点，我们无法再拿出一定的面积作为空调机房使用，因此VRV空调系统无需设置专用机房也成为一个很大的优势，我们让室外机集中摆放在屋面，尽可能的利用了各层的有效面积。与冷水机组的水管管径相比，VRV系列的冷媒管管径只有其1/3左右，而且VRV系列无水系统，所以不但省去大量管材费和设置水管的空间，同时导致大量建筑材料的节约，可为投资者和建筑商双方带来一定的利益。
3)VRV部分运转时节能优势大 系列可以做到真正意义上的部分运转：部分室内机工作，也只有与之相连的室外机工作；而中央空调系统中即使只有个别末端处于开启状态，其整个系统还是处于工作状态的，仍然要消耗电力。另外，VRV系列全部的传输动力来自于自身高效涡旋式压缩机，无需中央空调系统中必不可少的泵、末端等设备，因而更进一步做到省电。这一点我们认为在现在和未来的办公场所显得非常重要，因为随着工作节奏的加快，加班是不可避免的，如果采用水系统，在休息日开启空调，用的人少，费用居高不下，是非常不经济的，因此我们只能不开，本来就是加班，还得冬天冻着夏天热着，会让加班的员工怨声载道，无法忍受。采用VRV系统空调，就有效地解决了这一难题，开启量和耗电量成正比，再也不用心疼大机组全开启的电费了。
1．2前期投入与后期使用费用的分析对比：
比较对象： VRV、水冷螺杆式冷水机组+锅炉、风冷热泵。前期投入VRV方案：约480元/平米 冷水螺杆+锅炉：320元/平米 风冷热泵：350元/平米 建筑面积：约50，000平方 设计负荷：约500万kcal/h（5，814kW）制冷运行时间：5-11月份，每天运行7小时，每月20天；制热运行时间12-4月份，每天运行7小时，每月20天；全年运行1680小时一年的机器制冷制热总容量：5814×1680=9，767，520kwh比较方式：全年度总耗电量比较及全年总COP值（以一年的机器制冷制热容量总和除以一年总耗电量和总能耗）进行比较。此次比较为便于计算COP值，未考虑卸载停机部分，全部以机器每天7小时全运转工况为标准，故所算电费并不准确，但COP（输出冷热量与用电量的比值）较为准确。
1）VRV空调系统
一年的机器制冷制热总容量：9，767，520kwh
一年室外机总耗电量：2，550，850kwh
一年室内机总耗电量：454，688kwh
一年机器总耗电量：3，005，538kwh（电费0.85元/度：2，554，707元）
总COP值：9，767，520/3，005，538=3.25
5-11月份（制冷月）制冷总容量：5，697，720kwh
5-11月份（制冷月）机器总耗电量：1，776，875kwh
5-11月份（制冷月）总COP值：3.21
2）水冷螺杆式冷水机组+锅炉
一年的机器制冷制热总容量：9，767，520kwh
热源机（制冷用主机）耗电量：1，424，694kwh
室内空调机(末端部分如风机盘管等)：562,500kWh
冷热水泵：536，350kwh
冷却水泵：536，375kwh
冷却塔风扇：78，844kwh
燃料消耗量：1，263，313kwh（15，791，393MJ）
合计：4，402，076kwh（电费0.85元/度：3，741，765元）
总COP值：2.21
5-11月份（制冷月）制冷總容量：5，697，720kwh
5-11月份（制冷月）机器总耗电量：2，783，213kwh
5-11月份（制冷月）总COP值：2.05
制冷用主机满负荷运转COP值为5，并考虑到冷水机也可以卸载得出耗电量。虽然水冷冷水机组满负荷COP值较高，但是加上末端、冷却塔、水泵、锅炉等的能耗，则COP值会明显降低，远远低于VRV 空调系统
3)风冷螺杆式热泵冷水机组
一年的机器制冷制热总容量：9，767，520kwh
风冷热泵主机耗电量：3，756，368kwh
室内空调机（末端部分如风机盘管等）耗电量：562，500kwh
一年机器总耗电量：4，318，868kwh（电费0.85元/度：3，671，038元）
总COP值：2.26
5-11月份（制冷月）制冷总容量：5，697，720kwh
5-11月份（制冷月）机器总耗电量：2，589，873kwh
5-11月份（制冷月）总COP值：2.20
风冷热泵主机满负荷运转COP值为2.5，并考虑到机组也可以卸载得出耗电量。风冷热泵辅助设施较少，只有各种水泵、末端等，但风冷热泵机组同样存在部分负荷COP值较低这一致命弱点，因此总COP值还是比较低（如分析图表）
就本项目实际情况的分析比较：
本项目实际情况为：地上建筑面积7620㎡，空调面积：6800㎡，最节省的方案即为传统的冷水机组方案，但如果考虑到系统的节能性、使用的便利性和进一步节省运营费用，采用直流变频中央空调系统是最有优势的。
2、总投资包括：初投资 + 年运行费用 + 年维护费用
2.1系统装机容量和设备选用。
传统冷水系统：空调总冷负荷约1000Kw。
变频冷媒系统：办公室部分采用直流变频中央空调系统和新风系统，空调总冷负荷1573Kw,装机容量568匹。平均单位空调面积冷负荷指标：206w/㎡。
2.2初投资比较
2.3年运行费用比较
夏季：运行时间为6月到9月共4个制冷月，每天运行时间为10小时
冬季：运行时间为12月到2月共3个制热月，每天运行时间为10小时
电费：1（元/KW•h）
计算条件：夏季运行天数：92天；冬季运行天数：69天；每天运行时间：10小时；综合功率因数0.6；电价：1元/度。
1）VRV空调电费计算依据：大金VRV能耗计算软件
夏季耗电：263895kw•h
冬季耗電：195304 kw•h
总计耗电：459199kw•h
总电费：459199×1=459199元/年
2）冷水机组运行费用分析：主机4台，每台105KW，主机总功率为420 KW，风机盘管总功率为19 KW，制冷水泵总功率为22KW。采暖水泵总功率为44KW
夏季电费：1元/度×92天×10小时×（105KW×4台+19 KW×0.6（使用系数）+44）
=437368（元）
冬季电费：1元/度×69天×10小时×（105KW×4台+19 KW×0.6（使用系数）+22）
=312846（元）
全年合计：750214 元/年
全年运行费用比较
费 用 名 称 直流变频VRV系统 传统冷水中央空调系统
年 电费（万元） 46 75
清洗、维护费（万元/年） 1.2 10
人 员 工 资 （万元/年） 4.8（2千元/人*2人） 9.6（2千元/人*4人）
小 计 （万元/年） 52 94.6
费 用 百 分 比 55% 100%
传统冷水中央空调系统随运行年限的增长，一些管道阀门会出现漏水、损坏，需要维修更换等，维护费用将逐年递增。增加的幅度约为20%，远远高于直流变频VRV中央空调系统。从运行寿命来看，传统冷水中央空调机组系统10年后大部分设备将需要整体更换，而直流变频 VRV系统的寿命可达到15年以上。
根据两种空调系统在总投资、舒适性、安装使用、维护费用、节能性、便利性作综合比较。川气东送管道武汉调控中心最终选用了直流变频VRV空调系统，总造价为409万，目前已投入使用，使用状况良好，运行成本低于预期值。
注：文章内所有公式及图表请以PDF形式查看。
关键词：节能建筑空调形式、多联机、空调前期投入、空调使用费用
川气东送管道武汉调控中心，总建筑面积8229平方米，主楼为五层，附楼二层，通过多次反复论证，本工程空调系统工程最终采用了直流变频VRV系统方案，空调分层、分区控制，室外机统一集中放置于屋顶，冷媒管从管道井分至每一层，与室内机进行连接。在中央空调与通风方案确定之前，我们就现有的几种中央空调形式进行了论证和对比，根据建筑物的规模、用途、前期投入、后期节能性等方面，前期论证的方案集中在水冷螺杆、风冷热泵、直流变频三种空调形式，本文主要就几种空调形式深入分析对比，并就最终选择的方案和实际使用情况进行总结。
1、性能对比：直流变频VRV系统与冷水机组、风冷热泵机组
本建筑物空调选型初期，对先进直流变频VRV系统与传统冷水机组、风冷热泵机组，三种中央空调型式进行对比。
1．1直流变频VRV空调的优势：
传递冷量时能量损耗小VRV 是冷媒直接蒸发制冷制热的方式，在能量传递过程中只有一次热交换，能量损耗较小；而风、水管式的空调系统采用的两次热交换方式，在传递冷量的过程中能耗的损耗比较大。VRV空调的一次热交换方式的能量损耗最小。
1）机组寿命长VRV空调系统所使用的直流变频压缩机，在酸雨及大气污染严重的地区，要求空调室外机具备防腐蚀机能。大部分VRV空调品牌的室外机热交换器翅片经独有的防蚀处理，有效发挥抗蚀性，增强了室外机的耐久性。据了解，水系统空调约15年的平均寿命，目前我国深圳等开发较早的地区，出现了写字楼空调面临瘫痪，空调寿命到期，整个系统需全部更换，但由于是大型中央空调，更新空调设备的费用高、施工难度大，基本是难以实现，谁来出这笔费用更是一大难题。本次调控中心大楼，涉及民生，需从长计议，应当按百年建筑来考量，因此对空调系统的寿命的要求和对日后更新施工的可行性，我们更为关注。
2)节省安装空间 根据本建筑结构的特点，我们无法再拿出一定的面积作为空调机房使用，因此VRV空调系统无需设置专用机房也成为一个很大的优势，我们让室外机集中摆放在屋面，尽可能的利用了各层的有效面积。与冷水机组的水管管径相比，VRV系列的冷媒管管径只有其1/3左右，而且VRV系列无水系统，所以不但省去大量管材费和设置水管的空间，同时导致大量建筑材料的节约，可为投资者和建筑商双方带来一定的利益。
3)VRV部分运转时节能优势大 系列可以做到真正意义上的部分运转：部分室内机工作，也只有与之相连的室外机工作；而中央空调系统中即使只有个别末端处于开启状态，其整个系统还是处于工作状态的，仍然要消耗电力。另外，VRV系列全部的传输动力来自于自身高效涡旋式压缩机，无需中央空调系统中必不可少的泵、末端等设备，因而更进一步做到省电。这一点我们认为在现在和未来的办公场所显得非常重要，因为随着工作节奏的加快，加班是不可避免的，如果采用水系统，在休息日开启空调，用的人少，费用居高不下，是非常不经济的，因此我们只能不开，本来就是加班，还得冬天冻着夏天热着，会让加班的员工怨声载道，无法忍受。采用VRV系统空调，就有效地解决了这一难题，开启量和耗电量成正比，再也不用心疼大机组全开启的电费了。
1．2前期投入与后期使用费用的分析对比：
比较对象： VRV、水冷螺杆式冷水机组+锅炉、风冷热泵。前期投入VRV方案：约480元/平米 冷水螺杆+锅炉：320元/平米 风冷热泵：350元/平米 建筑面积：约50，000平方 设计负荷：约500万kcal/h（5，814kW）制冷运行时间：5-11月份，每天运行7小时，每月20天；制热运行时间12-4月份，每天运行7小时，每月20天；全年运行1680小时一年的机器制冷制热总容量：5814×1680=9，767，520kwh比较方式：全年度总耗电量比较及全年总COP值（以一年的机器制冷制热容量总和除以一年总耗电量和总能耗）进行比较。此次比较为便于计算COP值，未考虑卸载停机部分，全部以机器每天7小时全运转工况为标准，故所算电费并不准确，但COP（输出冷热量与用电量的比值）较为准确。
1）VRV空调系统
一年的机器制冷制热总容量：9，767，520kwh
一年室外机总耗电量：2，550，850kwh
一年室内机总耗电量：454，688kwh
一年机器总耗电量：3，005，538kwh（电费0.85元/度：2，554，707元）
总COP值：9，767，520/3，005，538=3.25
5-11月份（制冷月）制冷总容量：5，697，720kwh
5-11月份（制冷月）机器总耗电量：1，776，875kwh
5-11月份（制冷月）总COP值：3.21
2）水冷螺杆式冷水机组+锅炉
一年的机器制冷制热总容量：9，767，520kwh
热源机（制冷用主机）耗电量：1，424，694kwh
室内空调机(末端部分如风机盘管等)：562,500kWh
冷热水泵：536，350kwh
冷却水泵：536，375kwh
冷却塔风扇：78，844kwh
燃料消耗量：1，263，313kwh（15，791，393MJ）
合计：4，402，076kwh（电费0.85元/度：3，741，765元）
总COP值：2.21
5-11月份（制冷月）制冷總容量：5，697，720kwh
5-11月份（制冷月）机器总耗电量：2，783，213kwh
5-11月份（制冷月）总COP值：2.05
制冷用主机满负荷运转COP值为5，并考虑到冷水机也可以卸载得出耗电量。虽然水冷冷水机组满负荷COP值较高，但是加上末端、冷却塔、水泵、锅炉等的能耗，则COP值会明显降低，远远低于VRV 空调系统
3)风冷螺杆式热泵冷水机组
一年的机器制冷制热总容量：9，767，520kwh
风冷热泵主机耗电量：3，756，368kwh
室内空调机（末端部分如风机盘管等）耗电量：562，500kwh
一年机器总耗电量：4，318，868kwh（电费0.85元/度：3，671，038元）
总COP值：2.26
5-11月份（制冷月）制冷总容量：5，697，720kwh
5-11月份（制冷月）机器总耗电量：2，589，873kwh
5-11月份（制冷月）总COP值：2.20
风冷热泵主机满负荷运转COP值为2.5，并考虑到机组也可以卸载得出耗电量。风冷热泵辅助设施较少，只有各种水泵、末端等，但风冷热泵机组同样存在部分负荷COP值较低这一致命弱点，因此总COP值还是比较低（如分析图表）
就本项目实际情况的分析比较：
本项目实际情况为：地上建筑面积7620㎡，空调面积：6800㎡，最节省的方案即为传统的冷水机组方案，但如果考虑到系统的节能性、使用的便利性和进一步节省运营费用，采用直流变频中央空调系统是最有优势的。
2、总投资包括：初投资 + 年运行费用 + 年维护费用
2.1系统装机容量和设备选用。
传统冷水系统：空调总冷负荷约1000Kw。
变频冷媒系统：办公室部分采用直流变频中央空调系统和新风系统，空调总冷负荷1573Kw,装机容量568匹。平均单位空调面积冷负荷指标：206w/㎡。
2.2初投资比较
2.3年运行费用比较
夏季：运行时间为6月到9月共4个制冷月，每天运行时间为10小时
冬季：运行时间为12月到2月共3个制热月，每天运行时间为10小时
电费：1（元/KW•h）
计算条件：夏季运行天数：92天；冬季运行天数：69天；每天运行时间：10小时；综合功率因数0.6；电价：1元/度。
1）VRV空调电费计算依据：大金VRV能耗计算软件
夏季耗电：263895kw•h
冬季耗電：195304 kw•h
总计耗电：459199kw•h
总电费：459199×1=459199元/年
2）冷水机组运行费用分析：主机4台，每台105KW，主机总功率为420 KW，风机盘管总功率为19 KW，制冷水泵总功率为22KW。采暖水泵总功率为44KW
夏季电费：1元/度×92天×10小时×（105KW×4台+19 KW×0.6（使用系数）+44）
=437368（元）
冬季电费：1元/度×69天×10小时×（105KW×4台+19 KW×0.6（使用系数）+22）
=312846（元）
全年合计：750214 元/年
全年运行费用比较
费 用 名 称 直流变频VRV系统 传统冷水中央空调系统
年 电费（万元） 46 75
清洗、维护费（万元/年） 1.2 10
人 员 工 资 （万元/年） 4.8（2千元/人*2人） 9.6（2千元/人*4人）
小 计 （万元/年） 52 94.6
费 用 百 分 比 55% 100%
传统冷水中央空调系统随运行年限的增长，一些管道阀门会出现漏水、损坏，需要维修更换等，维护费用将逐年递增。增加的幅度约为20%，远远高于直流变频VRV中央空调系统。从运行寿命来看，传统冷水中央空调机组系统10年后大部分设备将需要整体更换，而直流变频 VRV系统的寿命可达到15年以上。
根据两种空调系统在总投资、舒适性、安装使用、维护费用、节能性、便利性作综合比较。川气东送管道武汉调控中心最终选用了直流变频VRV空调系统，总造价为409万，目前已投入使用，使用状况良好，运行成本低于预期值。
注：文章内所有公式及图表请以PDF形式查看。