南京地铁冷水机组选择与全寿命周期费用分析

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1、南京地铁冷水机组选择与全寿命周期费用分析南京市地下铁道工程建设指挥部许玲 摘要：　　本文结合南京地铁南北线一期工程冷水机组的选择办法，进行冷水机组的全寿命周期费用分析。重点就冷水机组在经济寿命期内的能耗费用与其初投资进行了比较，阐述了重视冷水机组COP值、IPLV值的必要性。力求做到合理的功能配置、经济的全寿命周期费用下价值的提升，同时也为选用和进一步开发类似设备提供了一点借鉴和参考。关键词：冷水机组，全寿命周期费用，功能，成本，能耗费用，COP值，IPLV值一、项目背景　　南京地铁南北线一期工程项目南起小行，北至迈皋桥，是南京市快速轨道交通路网的骨干线路。线路全长16.90公里，设有1

2、3座车站，其中地下车站8座、高架及地面车站5座。　　本工程8座地下车站均设有空调通风系统。车站冷冻机房一般布置在车站地下一层或地下二层。冷冻机房内设有水冷螺杆式冷水机组、清水泵等设备，为车站公共区及设备管理用房提供空调冷源。　　本工程每座地下车站设一至两个冷冻机房，每个冷冻机房内设有两至三台水冷螺杆式冷水机组。按照有关规定，对8座地下车站内的34台水冷螺杆式冷水机组采用国内公开招标的方式进行采购。　　从地铁工程运营角度考虑，在冷水机组选型参数基本确定的情况下，进行设备全寿命周期费用分析是选择冷水机组的关键所在。二、全寿命周期费用分析　　设备的寿命周期包含物理寿命、折旧寿命、技术寿命、经济

3、寿命等，本文讨论的全寿命周期，更多地是考虑设备的经济寿命，即指设备从开始使用到再继续使用在经济上已不合理为止的全部时间。　　冷水机组的全寿命周期费用由冷水机组设备投资及其使用费用组成。设备投资包括冷水机组供货价格、安装费等；设备使用费包括冷水机组能耗费、维修保养费、人员工资等。　　我们用价值工程为主的方法研究冷水机组选择与全寿命周期费用的关系。价值工程是着重功能分析，力求以最低的全寿命周期费用，可靠地实现对象的必要功能的有组织的创造性活动。　　价值工程的基本表达式为V=F/C，其中V代表价值，F代表功能，C代表成本，即全寿命周期费用。冷水机组选择的价值取向应是合理的功能配置、经济的全寿命

4、周期费用下价值的提升。考虑到设备投资是通过市场公平竞争确定，冷水机组选择的价值工程分析的主要思路放在确定合理功能，追求冷水机组使用费的降低上，特别是其能耗费用。三、冷水机组能耗费用分析　　1．根据南京地铁南北线一期工程空调通风初步设计文件可知：　　（1）、远期高峰全线总设计计算冷量为20478kW；　　（2）、空调最小新风工况的室外空气焓：h≥70kJ/kg；空调全新风工况的室外空气焓：54kJ/kg≤h≤70kJ/kg；　　（3）、远期、中期、近期最小新风工况全线日平均单位小时冷负荷分别为：12287kW、8191Kw、6143Kw;　　（4）、远期、中期、近期全新风工况全线日平均单位

5、小时冷负荷分别为：5369kW、3580kW、2685kW；　　（5）、冷水机组远期、中期、近期运行工况分别为：7年、10年、8年。　　2、冷水机组的电耗及电费　　查阅《南京气象统计资料》可知：在每日5：00-23：00（列车通行时间）内，全年最小新风工况为997小时、全新风工况为1209小时，则冷水机组年运行时间为2206小时且大部分时间冷水机组在部分负荷工况下运行。若参照ARI550-98关于"冷水机组在部分负荷工况条件下的制冷性能系数综合指标IPLV值（kW/kW）"即IPLV=0.01A+0.42B+0.45C+0.12D，其中A、B、C、D分别为冷水机组在100%、75%、50

6、%、25%负荷运行时的COP值（kW/kW)，并假设冷水机组的IPLV值为5.844（本项目投标文件所提供的IPLV值的算术平均值）、经济寿命为25年、电价为0.6元/kW.h，则冷水机组在经济寿命期内的电耗为：　　[（12287×997+5369×1209）×7+（8191×997+3580×1209）×10+（6143×997+2685×1209）×8]÷5.844=331101178÷5.844=56656601(Kw.h)　　冷水机组在经济寿命期内的运行电费为：56656601×0.6=33993960(元)。　　3、蒸发器、冷凝器水阻电耗及电费　　蒸发器、冷凝器水阻电耗N=（L

7、1×H1+L1×H2）÷(3600×ηs)(kW)。其中L1、L2分别为蒸发器、冷凝器的水流量，单位为m3/h；H1、H2分别为蒸发器、冷凝器的水阻力，单位为Kpa；ηs为水泵机组的效率。经计算，本项目投标文件所提供的蒸发器、冷凝器水阻电耗的综合算术平均值约为175kW。因本工程空调冷冻水、冷却水系统均为定流量，则蒸发器、冷凝器水阻在冷水机组经济寿命期内的电耗为：175×2206×25=9651250(kW.h)运行电费为：9651