摘要：通過對北京市燃?xì)庵比夹弯寤囄帐嚼錈崴畽C(jī)組用戶的制冷用氣調(diào)查，分析了制冷用氣規(guī)律。對燃?xì)庵比夹弯寤囄帐嚼錈崴畽C(jī)組的制冷系統(tǒng)與電制冷系統(tǒng)進(jìn)行了經(jīng)濟(jì)性比較，分析了推廣燃?xì)庵比夹弯寤囄帐嚼錈崴畽C(jī)組的可行性。
關(guān)鍵詞：直燃型溴化鋰吸收式冷熱水機(jī)組；燃?xì)饪照{(diào)；離心式冷水機(jī)組
Application and Economic Analysis of Gas-fired Absorption Water Chiller-heater Unit
SHI Leiming，YANG Meng，LIU Rong，XU Jing，ZHAI Yu
Abstract：By investigating the refrigeration gas consumption of gas-fired lithium bromide absorption water chiller-heater units in Beijing，the rule of refrigeration gas consumption is analyzed.The economic analysis is conducted between the refrigeration system of gas-fired lithium bromide absorption water chiller-heater unit and the electric refrigeration system.The teasibility of promoting gas-fired lithium bromide absorption water chiller-heater units is analyzed.
Key words：gas-fired lithium bromide absorption water chiller-heater unit；gas air-conditioner；centrifugal chiller
1 概述
隨著社會(huì)生產(chǎn)力的發(fā)展和人民生活水平的提高，空調(diào)已成為各類建筑不可缺少的組成部分，夏季空調(diào)制冷的能耗很大。目前主要的制冷方式有電壓縮式制冷、直燃型吸收式制冷以及蒸汽(或熱水)型吸收式制冷，其中以電壓縮式制冷為主，造成電力供應(yīng)的峰谷差嚴(yán)重，給電力生產(chǎn)帶來很大困難并造成浪費(fèi)。此外，燃?xì)獾亩募矩?fù)荷存在較大的峰谷差[1]，夏季燃?xì)馐褂靡恢碧幱诘拓?fù)荷狀態(tài)，不利于提高燃?xì)夤芫W(wǎng)利用率和經(jīng)濟(jì)效益。而燃?xì)饪照{(diào)能緩解電力供應(yīng)的緊張局面，且有利于緩解燃?xì)舛募居脷獠黄胶庑?，受到社?huì)的廣泛重視。本文僅對燃?xì)庵比夹弯寤囄帐嚼錈崴畽C(jī)組(以下簡稱燃?xì)庵比紮C(jī))的制冷用氣和經(jīng)濟(jì)性進(jìn)行探討。通過對北京市燃?xì)庵比紮C(jī)用戶的制冷用氣調(diào)查，分析其制冷用氣規(guī)律，并與電制冷方式進(jìn)行經(jīng)濟(jì)性比較。
2 燃?xì)庵比紮C(jī)制冷用氣的調(diào)查與分析
① 燃?xì)庵比紮C(jī)的特點(diǎn)
以溴化鋰(LiBr)溶液為吸收劑，以水為制冷劑，以城市燃?xì)鉃轵?qū)動(dòng)熱源；與電壓縮式制冷機(jī)相比，燃?xì)庵比紮C(jī)不僅消耗電量很少，而且對環(huán)境污染小[2]，符合當(dāng)前的環(huán)保要求；功能全面，能同時(shí)或單獨(dú)實(shí)現(xiàn)供暖、制冷、供應(yīng)生活熱水3種功能。
② 北京市燃?xì)饪照{(diào)發(fā)展現(xiàn)狀
北京市的燃?xì)饪照{(diào)自1994年開始使用，特別是在1997年陜氣引入京津地區(qū)后，燃?xì)饪照{(diào)在京津地區(qū)得到了較快的發(fā)展。至2008年，北京市天然氣用氣以供暖為主，發(fā)電、居民生活次之，空調(diào)制冷、汽車、工業(yè)用氣占很小的比例，其中燃?xì)饪照{(diào)用氣量只占北京市全年用氣量的3%左右。
③ 用氣量及燃?xì)赓M(fèi)用分析
為了深入研究和分析燃?xì)庵比紮C(jī)制冷的用氣規(guī)律，筆者對北京市一些使用燃?xì)庵比紮C(jī)制冷的大型公共建筑進(jìn)行了調(diào)查和數(shù)據(jù)收集，對其用氣量和用氣不均勻性作了初步分析。共調(diào)查大型公共建筑用戶20戶，統(tǒng)計(jì)年份為2005年至2008年，掌握了5月至9月的用氣數(shù)據(jù)。這20戶用戶的公共建筑類型為展廳、公寓、寫字樓以及商場等，累計(jì)制冷面積為836426m2。經(jīng)統(tǒng)計(jì)計(jì)算得知，燃?xì)庵比紮C(jī)制冷用戶的平均用氣量約為5.69m3/(m2·a)，按照現(xiàn)行北京制冷用燃?xì)鈨r(jià)格為2.28元/m3計(jì)算，則制冷需要的平均燃?xì)赓M(fèi)用為12.97元/(m2·a)。各類公共建筑燃?xì)庵比紮C(jī)制冷的用氣量及燃?xì)赓M(fèi)用見表1。
表1 各類公共建筑燃?xì)庵比紮C(jī)制冷的用氣量及燃?xì)赓M(fèi)用
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建筑類型
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制冷時(shí)間
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用氣量/(m3·m-2·a-1)
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燃?xì)赓M(fèi)用/(元·m-2·a-1)
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辦公樓、綜合樓
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5—9月
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4.70
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10.70
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博物館、展廳
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5—9月
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3.50
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7.90
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商場、超市
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5—9月
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12.50
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28.50
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公寓、會(huì)所
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5—9月
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2.17
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4.95
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④ 用氣規(guī)律分析
選取上述20戶燃?xì)庵比紮C(jī)制冷用戶中計(jì)量資料完整且包含2008年用氣數(shù)據(jù)的12戶進(jìn)行分析，繪出日用氣量曲線，見圖1。由于這些用戶具有一定代表性，且包含各類型公共建筑，由統(tǒng)計(jì)學(xué)規(guī)律可以基本反映出北京市燃?xì)庵比紮C(jī)制冷的用氣特點(diǎn)。
由圖1可知，北京市燃?xì)庵比紮C(jī)制冷用戶的用氣量有較明顯的規(guī)律性，即5、6、9月份用氣較少，7、8月份用氣較多，即7、8月份為用氣高峰月。燃?xì)庵比紮C(jī)制冷用氣不均勻系數(shù)見表2。調(diào)查的10戶燃?xì)庵比紮C(jī)制冷用戶2005年至2008年的年用氣量見圖2。
表2 2008年北京市12戶典型燃?xì)庵比紮C(jī)制冷用戶用氣不均勻系數(shù)
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項(xiàng)目
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5月
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6月
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7月
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8月
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9月
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小時(shí)高峰系數(shù)
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2.11O
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2.258
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1.927
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1.937
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3.942
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日高峰系數(shù)
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1.688
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1.464
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1.268
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1.292
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1.862
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月不均勻系數(shù)
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0.665
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0.915
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1.455
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1.347
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0.603
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月高峰系數(shù)
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1.455
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供氣量最大利用時(shí)間/h
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830
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2005年至2007年用氣量總體呈現(xiàn)增長趨勢，平均年增長率為5.96%，可見燃?xì)庵评溥€存在可觀的發(fā)展?jié)摿Α?008年用氣量明顯偏小，分析認(rèn)為2008年是為了保證北京奧運(yùn)場館用氣做儲(chǔ)備，因此2008年用氣量不應(yīng)在比較范圍之內(nèi)。
3 燃?xì)庵比紮C(jī)制冷與電制冷的經(jīng)濟(jì)比較
筆者對燃?xì)庵比紮C(jī)制冷與電制冷進(jìn)行了經(jīng)濟(jì)性比較，其中電制冷采用一次能源利用率最高的離心式冷水機(jī)組[3]。對采用離心式冷水機(jī)組和采用燃?xì)庵比紮C(jī)的方案，末端裝置的設(shè)備費(fèi)用和運(yùn)行費(fèi)用均相同，故只比較離心式冷水機(jī)組及配套制冷機(jī)房系統(tǒng)和燃?xì)庵比紮C(jī)及配套制冷機(jī)房系統(tǒng)的設(shè)備費(fèi)用和運(yùn)行費(fèi)用，其中機(jī)組、水泵等主要設(shè)備價(jià)格采用筆者咨詢的價(jià)格的平均值。
① 計(jì)算參數(shù)
綜合峰谷時(shí)段平均電價(jià)為0.75元/(kW·h)，天然氣價(jià)格為2.28元/m3。
② 工況參數(shù)
參考各調(diào)研用戶的建筑面積，對制冷面積為50000m2的公共建筑進(jìn)行費(fèi)用估算。設(shè)冷負(fù)荷指標(biāo)為80W/m2，總冷負(fù)荷為4000kW，每年需開啟空調(diào)制冷時(shí)間為5個(gè)月(5～9月)，每天需開啟冷水機(jī)組10h，燃?xì)庳?fù)荷按5.69m3/(m2·a)計(jì)算。離心式冷水機(jī)組的平均使用壽命為25a，燃?xì)庵比紮C(jī)的平均使用壽命為24a。
③ 設(shè)備費(fèi)用比較
根據(jù)工況參數(shù)選擇制冷機(jī)，配備相應(yīng)的冷水系統(tǒng)和冷卻水系統(tǒng)等主要設(shè)備。離心式冷水機(jī)組及配套制冷機(jī)房系統(tǒng)和燃?xì)庵比紮C(jī)及配套制冷機(jī)房系統(tǒng)的配置及設(shè)備費(fèi)用見表3。其中Φ為額定冷負(fù)荷，P為額定功率，qm,1為冷凝器的質(zhì)量流量，qm,z為蒸發(fā)器的質(zhì)量流量，qm為冷水(或冷卻水)的質(zhì)量流量，h為水泵揚(yáng)程。
由表3可知，燃?xì)庵比紮C(jī)及配套制冷機(jī)房系統(tǒng)的單位面積年設(shè)備費(fèi)用比離心式冷水機(jī)組及配套制冷機(jī)房系統(tǒng)高約64%。
④ 運(yùn)行費(fèi)用比較
運(yùn)行費(fèi)用包括設(shè)備運(yùn)行的能源消耗費(fèi)(電費(fèi)、燃料費(fèi))、設(shè)備維護(hù)費(fèi)等，兩個(gè)方案的運(yùn)行費(fèi)用比較見表4。
由表4可知，燃?xì)庵比紮C(jī)及配套制冷機(jī)房系統(tǒng)的單位面積年運(yùn)行費(fèi)用比離心式冷水機(jī)組及配套制冷機(jī)房系統(tǒng)低約25%。燃?xì)庵比紮C(jī)及配套制冷機(jī)房系統(tǒng)比離心式冷水機(jī)組及配套制冷機(jī)房系統(tǒng)多出的總設(shè)備費(fèi)用，系統(tǒng)運(yùn)行4a即可節(jié)省出來。
綜合設(shè)備費(fèi)用和運(yùn)行費(fèi)用，可以得出離心式冷水機(jī)組及配套制冷機(jī)房系統(tǒng)單位面積年制冷費(fèi)用為30.35元(m2·a)，燃?xì)庵比紮C(jī)及配套制冷機(jī)房系統(tǒng)單位面積年制冷費(fèi)用為24.55元/(m2·a)，比離心式冷水機(jī)組及配套制冷機(jī)房系統(tǒng)節(jié)約費(fèi)用約19%。燃?xì)庵比紮C(jī)能同時(shí)或單獨(dú)實(shí)現(xiàn)供暖、制冷、供應(yīng)生活熱水3種功能，且可將制冷機(jī)房、鍋爐房合二為一，土建費(fèi)用、設(shè)備費(fèi)用、維護(hù)費(fèi)用等都可減少，并具有良好的環(huán)保性、緩解電力峰谷矛盾等特點(diǎn)，故燃?xì)庵比紮C(jī)具有很強(qiáng)的市場競爭力。
4 結(jié)論與建議
① 北京市制冷月主要為5～9月，4月和10月也有部分時(shí)間用氣，但用氣量較少，由調(diào)查統(tǒng)計(jì)得出每年7月、8月為制冷用氣高峰月。燃?xì)庵比紮C(jī)制冷單位面積年用氣量約為5.69m3/(m2·a)，制冷用燃?xì)赓M(fèi)約為13元/(m2·a)。
② 電制冷方式在電力供應(yīng)充足，特別是水力發(fā)電豐富的地區(qū)，應(yīng)考慮采用，但電力消耗量大，會(huì)加重電網(wǎng)峰谷矛盾。燃?xì)庵比紮C(jī)制冷在燃?xì)夤?yīng)充足的地區(qū)應(yīng)提倡采用，能緩解城市夏季用電的緊張局面，對城市季節(jié)用氣的平衡也有積極作用。
③ 通過對燃?xì)庵比紮C(jī)制冷與電制冷的經(jīng)濟(jì)性比較得出，燃?xì)庵比紮C(jī)制冷系統(tǒng)與電制冷系統(tǒng)在設(shè)備費(fèi)用和運(yùn)行費(fèi)用方面各有利弊。綜合考慮，燃?xì)庵比紮C(jī)及配套制冷機(jī)房系統(tǒng)比離心式冷水機(jī)組及配套制冷機(jī)房系統(tǒng)的單位面積年制冷費(fèi)用低約19%。北京市供氣充足，夏季用氣量較少，冬夏季用氣量比最高可達(dá)7：1[4]，且燃?xì)庵比紮C(jī)具有環(huán)保，平衡城市季節(jié)用氣及緩解電力峰谷矛盾等優(yōu)勢。因此在北京市推廣燃?xì)庵比紮C(jī)具有很強(qiáng)的可行性。
參考文獻(xiàn)：
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(本文作者：石磊明1 楊蒙1 劉蓉1 徐靜2 翟羽2 1.北京建筑工程學(xué)院 北京 100044；2.北京市燃?xì)饧瘓F(tuán)有限責(zé)任公司 北京 100035)
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