02-对于暖通空调系统全寿命周期成本研究

对于暖通空调系统全寿命周期成本研究

摘要：本文主要结合具体的工程案例就暖通空调系统全寿命周期的成本作一些分析和探讨。

关键词：暖通空调；全寿命周期；成本

全寿命周期过程是在工程或项目设计阶段就考虑到产品寿命历程的所有环节，将所有相关因素在产品设计分阶段得到综合规划和优化的一种设计理论。全寿命周期成本（LCC ）是确定工程或项目从建成到其寿命期结束的总费用，进行全寿命成本分析的方法就是全寿命经济性分析法。在可持续发展的大环境背景下，全寿命周期成本理论日益受到人们的关注和重视。对暖通空调系统而言，其全寿命周期成本分析就是包括暖通空调系统从调查、设计到设备购买、安装施工、运行维护、能源消耗、设备回收再处理等全过程以及整个服务期内基于空调使用效益和成本的总体设计思路，全寿命周期成本分析是实现空调系统效益最大化和成本最优化的最佳实践方法论体系。本文将结合具体的工程案例就暖通空调系统全寿命周期的成本作一些分析和探讨。

一、暖通空调系统全寿命周期成本影响因素分析

对暖通空调系统而言，全寿命周期成本控制是在满足可靠性要求的基础上，使设备和系统在经济寿命使用期限内拥有最低的成本管理。整个周期内系统的可研论证、采购、安装、运行、检修、改造、更新，直至报废的全过程都会对系统的成本产生重要影响。总体上暖通空调系统全寿命周期大致可分为投资决策、设计、招投标、施工和运行五个阶段。

根据工程造价理论，投资决策阶段对项目的工程造价具有重大影响，特别是项目建设水平的决策直接影响着工程造价的高低。因此，应综合投资方的自有实力以及项目的实际需求进行总体的战略规划，在可研报告过程中，一旦确立空调系统的投资组成，那么设计人员就要根据这一目标选择设计方案，投资方在决策阶段就树立全寿命周期成本思想对项目的战略发展具有显著意义。

一般而言，设计阶段对工程成本影响占有重大比重，也是实现成本最优控制的关键阶段。对暖通空调系统而言，需要在设计阶段充分考虑建筑物的用途、性质、热湿负荷、温湿调控、机房面积位置、初始投资、能源消耗成本、维修成本等各种成本影响因素，尽而选择最优系统方案。

招投标阶段是通过市场方式实现系统成本优化的主要途径，一般而言，暖通空调系统的设备购置成本要占到初始投资的50%~70%，因此通过招投标尽可能的降低初始投资成本是主要目标。但另一方面，设备的选购以及成本控制必须建立在充分的市场调查基础之上，通过委托或选聘专家或设计院对各厂家的空调系统设备进行综合比选，实现设备采购的性能最佳，成本最优。

施工阶段需要投入大量的资金、人力和其它资源，牵涉因素多，管理难度大，当然成本控制的因素也多，不同的施工单位和施工方案对施工成本具有较大影响，如果能够选择较好的施工方和施工方案，将会尽可能的降低资源投入，减少浪费，节约成本。另外，施工的工程量清单与价款结算的控制也会影响施工阶段的造价，也是暖通空调系统施工阶段需要重点控制的成本因素。

运行维护阶段，影响暖通空调系统成本的因素包括室内外空气参数、地区气候因素等，此外系统运行维护的方法和策略也会对设备寿命产生影响，从而间接影响系统的全寿命周期成本。

二、暖通空调系统全寿命周期成本案例分析

目前，对暖通空调专业设计师而言，首要面临的问题便是“全寿命周期”

以及基于绿色建筑的“低碳和节能”要求。在建筑的全寿命周期内，最大限度的实现暖通空调系统的节能、节地、节水、节材、保护环境和减少污染，为人们提供健康、适用和高效的生活空间。下面将通过一些案例就全寿命周期内设计阶段成本影响因素作一些分析，以便能为专业设计师提供有价值的参考。

实例1：80年代后期设计的某酒店建筑（北京）

建筑面积4.2万m 2，由于设计年代较早，从现行《公建节能标准》的要求来评价，其建筑热工性能存在较大的差距。

（1）空调系统：

集中空调水系统—一级泵压差旁通控制变水量系统，冷水机组3台，单位建筑面积装机冷量72W/m2（按照末端计算容量之和，乘95%选择冷水机组）；

房间空调—风机盘管+新风（客房）和全空气系统（1~3层公共大空间）。

（2）建设及使用

运行若干年后，增加了一个餐厅（全玻璃顶），冷负荷增加；其他使用功能未发生变化，建造完全按照设计图纸的要求。

（3）实际使用情况

系统从投入使用运行至今，室内参数基本满足要求，3台冷水机组同时运行时的最大负荷率85%~90%。全年实际最大冷量不超过65W/m2。曾经出现过某个大厅在某段时间温度超标，经检查是由于过滤器未能及时清洗，风量不够造成，很快得到解决。

实例2：90年代初设计的某办公建筑（深圳）

该办公建筑为超高层写字楼，玻璃幕墙（双层玻璃）。

（1）空调系统

集中空调水系统—一级泵压差旁通控制变水量系统，冷水机组4大1小配置，单位建筑面积装机冷量105W/m2（按照规范详细计算并考虑了末端的同时使用系数，当时该地区调查的同类已有建筑装机容冷量130~150W/m2 ）；

房间空调—风机盘管+新风（办公室）和全空气系统（公共大空间）。

（2）建设及使用

建筑性质发生改变，由常规写字楼改为了主要为证券公司服务，室内冷负荷增大；围护结构也有所变化：由于建设投资问题，双层玻璃实际改为了单层，但空调系统已经安装，没有进行相应的变动，当时预测房间平均温度比原设计的26℃可能提高约1℃，得到建设方认可。

（3）实际使用情况

系统从投入使用运行至今，室温25~26 ℃，没有出现要求5台冷水机组同时运行的情况。按照现有情况折算（单层玻璃），在内部发热和围护结构冷负荷均比原设计有较大增加的情况下实际最大冷量不超过95W/m2。

实例3：2003~2004年设计的某政府机构办公建筑（北京）

该办公建筑为高层办公楼，围护结构热工总体优于现行《公建节能标准》。

（1）空调系统

集中空调水系统—一级泵压差旁通控制变水量系统，冷水机组3台（2大1小），单位建筑面积装机冷量65W/m2（按照规范，综合全楼详细计算值为56W/m2 ），办公层空调——风机盘管加新风系统，公共大空间——定风量全空气系统。

（2）建设及使用

主要部分，完全按照设计图纸建设，变动很小，正常投入使用。

（3）实际使用情况

系统从投入使用运行至今，室内参数符合要求，没有出现3台冷水机组同时运行的情况。按照现有使用情况折算，最大冷量需求不超过55W/m2。

三、案例应用分析

上述三个案例反映出的主要问题均是装机容量过大，从全寿命周期成本分析来看，主要是基于设计阶段对系统实际投入应用的估计不足造成的。从实际公开资料介绍的工程中发现，全国许多同期建设的工程中，冷水机组总装机容量，比上述几个案例的冷指标更大的情况也是比较普遍的现象。上述3个工程中的冷水机组装机容量大的案例，并非特例。主要原因不是计算过程的错误，而是计算输入参数与实际不符。上述工程都是按照规定进行了认真计算的，以估算指标进行设计更不可取。

这样造成了显著的不良后果：

（1）直接投资浪费——包括设备、管道、机房面积等；

（2）间接投资增加——变压器及变配电系统；

（3）空调系统能效降低——冷机经常处于低负荷、低效率运行，输配系统全年能耗比例加大；

（4）变电系统低效运行——变压器负荷率低、损耗加大。

解决措施：

（1）精细化设计、计算——以指标为依据的设计方法应禁止。

（2）研究实际情况，克服“保险”心里，信任自己能力

（3）冷水机组的容量不是问题！末端、系统（输配系统）设计，以及产品质量才应是设计师重点关注的。

此外，对于暖通空调系统而言，要避免大量投资，全年定频运行。近年来，许多前期节能改造项目以及近年设计的许多采用变频器项目——尤其一级泵和冷却泵变频设计都有此类现象出现。造成这种情况的原因主要是设计人对变频的控制要求不清楚，现有设计中，许多只提出采用变频器，但并没有在设计文件中明确提出“控制逻辑”、工况转换，等要求。再就是采用了粗放的设计模式，设计不精心、设备选择过大，用变频器“纠偏”。针对这一类问题，要注重强调“实时变频”，以全年运行工况变化为基础的变频核心思想；强化全年运行工况分析，进行有针对性的设置；对变频技术深入理解，主导应用模式、减少被动状态。

结论与总结：

暖通空调系统全寿命周期成本分析属于全过程分析，涉及资决策、设计、招投标、施工和运行五个阶段，而设计阶段的成本分析尤为关键和重要，本文的几个案例充分说明了这一点。但鉴于暖通空调系统方案的设计不可能通过提前的实测获得有效数据，因此必须通过加大在设计阶段的方案评估，从而尽量降低设计方案的工况与实际运行工况之间的差距，只有这样，整个全寿命周期内的成本才能得到最优化控制。 参考文献：

[1] 胡海燕. 暖通空调系统全寿命周期成本研究[J].城市建设 ,2013,(12).

[2] 林平. 暖通空调系统的全寿命周期成本控制分析[J].城市建设理论研究（电子版） ,2013,(21).