引言目前，办公建筑常见的空调形式主要有分体空调、中央空调水系统与多联机(VRV)。为了确保空调满足使用灵活、计费方便以及投资适中等要求，空调能耗越来越高，在总能量中的占比高达60%[1]。因此，暖通空调设计方案的合理性尤为重要，综合评价优选是典型的多属性决策问题。针对合肥市某办公建筑为例，分析中央空调水系统中的风冷热泵机组以及多联机两种方案的运行效果。1研究概况1.1设计参数办公建筑共分为6个地块，X1、X2、X4、X5地块地上共5层，主要功能为研发办公；X3地块地上8层，主要功能为宿舍；X6地块地上8层，主要功能为总部办公。办公建筑项目效果如图1所示。建筑冷源使用时间为5月1日至9月30日（夏季），共153 d；热源使用时间为12月5日至次年3月5日（冬季），共92 d。办公人员正常上班时间为周一至周五的8：00至18：00；正常加班时间为周一至周五的7：00至8：00、18：00至24：00；周末加班时间为8：00至24：00。10.3969/j.issn.1004-7948.2023.06.004.F001图1夏季空调对应冷负荷逐时计算结果办公建筑处于夏热冬冷地区，地处北纬31.52°、东经117.14°。夏季空调室外计算干球温度35.0 ℃，湿球温度28.1 ℃；冬季空调室外计算温度-4.2 ℃，相对湿度72%；夏季大气压力100 120 Pa；冬季大气压力102 230 Pa。办公建筑室内部分设计参数如表1所示[2-3]。10.3969/j.issn.1004-7948.2023.06.004.T001表1办公建筑室内部分设计参数房间类型干球温度/℃夏季相对湿度/%新风量/[m3/(h·人)]人员密度/(m2/人)设备照明负荷/(W/m2)夏季冬季办公25206040840宿舍252160502人/间301.2围护结构热工参数现阶段围护结构热工参数按照《建筑节能与可再生能源利用通用规范》（GB 55015—2021）中的公共建筑选取，办公建筑围护结构热工参数如表2所示。10.3969/j.issn.1004-7948.2023.06.004.T002表2办公建筑围护结构热工参数热工参数外墙幕墙屋面屋顶透光部分传热系数/[(W/(m2·K)]0.62.10.42.2太阳得热系数—东南西0.25、北0.30—0.301.3市政用电根据目前市场电费计算逐时电价。商业电费采用峰谷电价，具体收费标准为：（1）按照峰谷价收费，此价格为10 kV进线，最终价格及峰谷平时间段以供电公司确认为准。（2）为便于后续分析运行费用，根据国家电网公布的合肥市电价，将高峰时段分为高峰Ⅰ（2~6 月、10~11月）与高峰Ⅱ（1月、7~9月、12月）两个时段，不区分平谷。高峰Ⅰ时段峰值电价为1.156 5 元/kWh，谷价为0.309 2 元/kWh；高峰Ⅱ时段峰值电价为1.223 8 元/kWh，谷价为0.309 2 元/kWh，平价为0.693 1 元/kWh。该电价作为分析运行费用时基础数据。1.4研究方案采用DeST软件可以获取全国194个气象站点建站以来近50年的实测逐日数据，包括气温、湿度、太阳辐射、风速、风向、日照时长和大气压力等数据。以逐日数据为源数据，利用各气象要素逐时变化规律建立逐时变化模型，在尽量保证各项逐日值接近源数据的前提下，生成逐时气象数据[4-7]。夏季与冬季空调对应冷负荷和热负荷的逐时计算结果如图1、图2所示。10.3969/j.issn.1004-7948.2023.06.004.F002图2冬季空调对应热负荷逐时计算结果查阅最新设计规范，夏季空调室外计算干球温度应采用历年平均不保证50 h的干球温度；冬季空调室外计算干球温度应采用历年平均不保证1 d的干球温度，故在夏季与冬季去除不保证时长。DeST计算结果如表3所示。10.3969/j.issn.1004-7948.2023.06.004.T003表3DeST计算结果项目面积/m2功能计算冷负荷/kW计算热负荷/kW总计239 00024 41010 863X1#地块43 000办公建筑4 1741 996X2#地块41 000办公建筑4 3612 003X3#地块24 000宿舍建筑1 719646X4#地块42 000办公建筑5 8812 493X5#地块50 000办公建筑4 3062 068X6#地块39 000办公建筑3 9691 657夏季总冷负荷24 410 kW，冬季总热负荷10 863 kW。DeST软件的负荷计算结果与鸿业软件计算的负荷相比，波动误差在10%以内。查阅文献发现，影响计算结果差异的因素主要为两个软件计算负荷时的室内长波辐射换热模型、透过玻璃窗的太阳辐射热分配模型等不同，此外两个软件计算墙体的传热方法不同，也导致两者计算结果不同，但是波动误差较小，故认为此次负荷模拟计算结果可以保证经济分析的准确性[8-9]。2方案介绍与对比分析2.1系统方案（1）方案一：风冷模块（空气源热泵）系统。风冷模块系统夏季制冷、冬季制热，一机两用，末端采用组合式空调机组或风机盘管，采用模块化设计，多模块组合使用，模块机组自动化程度高，功能齐全，操作界面友好，用户可以随时了解各模块机组运行状况；微电脑控制器具备故障诊断、能量管理、防冻监测等多项自动控制功能；系统备用性好，总体系统容量小，可以较好地应对低负荷或临时性使用需求。在节能环保方面，风冷模块利用空气能制冷制热，碳排放量很低，主机控制先进、自动化程度高，配置高低压、防冻、过载保护等安全保障，确保机组运转安全。夏季供回水多为8~13 ℃至10~15 ℃，末端风盘送风温度通常为15 ℃左右，送风温度适当，几乎不会出现冷风吹风感或房间过冷感觉。通过配置外部集中控制系统，可以实现多模块主机与水泵、末端盘管智能控制与管理，所有模块单元在电脑控制器集中控制下，可以根据加班时段负荷情况，调整室外模块机组运行数量，使机组制冷量和实际需求一致，达到节能效果。风冷模块系统如图3所示。10.3969/j.issn.1004-7948.2023.06.004.F003图3风冷模块系统（2）方案二：多联机（VRV）系统。VRV系统属于氟系统空调机组，夏季制冷、冬季制热，一机两用。末端采用专用空调机组或室内机，由专业厂家安装，调试工作量小，机组检修维护由厂家负责，在后期运行时降低了物业维护管理费用。VRV系统已有数十年历史，技术可靠，节能性高、集中控制便利，系统无漏水隐患，配置独立控制管理系统，可对各组VRV空调室内外机进行监控管理，控制更具优越性，使用时每个系统通过控制系统自动调节模块使用频次及时间；室外机采用变频机组，能够准确应对系统负荷变化；室内机在±1 ℃范围内，对室温进行调节控制；不同室内机同时使用，互不影响。系统采用多模块设计，单个模块内设置多台压缩机，某台压缩机或单模块发生故障时，可以快速设定屏蔽故障设备，其他设备正常使用。夏季冷媒温度在7~12 ℃至9~14 ℃，室内机送风温度低至12 ℃或13 ℃，但是送风口风量、风速设计不当时，存在冷风或房间过冷的感觉。多联机一次安装到位后，无冷媒泄露隐患；系统自带智能化系统，可以通过加设控制器输出数据，实现智能监控及故障预测与报警；单个多联机系统负担办公区面积较小，后期装修改造时较烦琐。加班时，可以仅开启对应区域机组使用，其他区域机组不开启，制冷能耗损失小；极低负荷时，可以开启对应室内机，正常制冷运行。2.2初投资计算根据办公建筑DeST软件负荷计算模拟结果，办公建筑空调主机共需要184台130 kW风冷模块机组，或需要143套168 kW (60HP) VRV系统。两种方案的设备初投资如表4所示。10.3969/j.issn.1004-7948.2023.06.004.T004表4两种方案的设备初投资系统设备价格/万元造价/(元/m2)风冷模块系统风冷模块机组2 760251水泵及附属设备200末端及管路3 036合计5 996VRV系统室内外机+冷媒管道+新风系统+设备安装，共143套168 kW（60HP）系统6 506272合计6 5062.3运行费用计算（1）风冷模块系统。根据厂家提供的130 kW风冷模块在不同制冷量（制热量）下的电量拟合曲线，求出逐时负荷对应的电量。130 kW风冷模块系统制冷量、制热量与电量拟合曲线如图4、图5所示。10.3969/j.issn.1004-7948.2023.06.004.F004图4130 kW风冷模块系统制冷量与电量拟合曲线10.3969/j.issn.1004-7948.2023.06.004.F005图5130 kW风冷模块系统制热量与电量拟合曲线（2）VRV系统。根据厂家提供的60HP多联机在不同制冷量（制热量）下的电量拟合曲线，求出逐时负荷对应的电量。60HP多联机系统制冷量、制热量与电量拟合曲线如图6、图7所示。10.3969/j.issn.1004-7948.2023.06.004.F006图660HP多联机系统制冷量与电量拟合曲线10.3969/j.issn.1004-7948.2023.06.004.F007图760HP多联机系统制热量与电量拟合曲线根据两个方案的制冷量（制热量）与电量拟合曲线，与DeST模拟软件计算的8 760 h冬夏季逐时负荷相结合，计算逐时负荷电量，再根据国家电网查询的合肥电价计算得出两个方案的运行费用。两个方案的运行费用如表5所示。10.3969/j.issn.1004-7948.2023.06.004.T005表5两个方案的运行费用项目方案一方案二夏季运行费用/万元468402冬季运行费用/万元363357总运行费用/万元831759单位面积运行费用/(元/m²)34.831.83结语风冷模块系统与VRV系统在使用过程中各有利弊。从初投资方面分析，风冷模块系统可以节约初投资约510万元；从运行费用方面分析，VRV系统年运行费用每年比风冷模块系统低72万元，使用约7年即可收回多投资部分。但是，在使用稳定性、可靠性及舒适性等方面，风冷模块系统比VRV系统略好；智能控制及末端设备监控方面，VRV系统的功能更完善。风冷模块系统可以利用集中控制器实现控制功能，风机盘管通过加设联网性温控器，实现对末端的控制，但相对智能控制部分初投资略高。综合考虑，推荐采用多联机系统。