孫宏偉

（江蘇河海新能源有限公司，江蘇 常州 213100）

區(qū)域水源熱泵與太陽能耦合系統(tǒng)的經(jīng)濟(jì)技術(shù)分析

孫宏偉

（江蘇河海新能源有限公司，江蘇 常州 213100）

介紹了水源熱泵與太陽能耦合系統(tǒng)的工作原理和性能特點(diǎn)，對水源熱泵與太陽能耦合系統(tǒng)和水源熱泵系統(tǒng)進(jìn)行了經(jīng)濟(jì)技術(shù)對比分析。結(jié)果表明，采用水源熱泵與太陽能耦合系統(tǒng)更具有節(jié)能環(huán)保效益，在建筑節(jié)能領(lǐng)域更具有規(guī)?；瘧?yīng)用前景。

水源熱泵；太陽能；耦合系統(tǒng)；經(jīng)濟(jì)技術(shù)分析

0 引言

國家發(fā)改委、住建部聯(lián)合發(fā)布《綠色建筑行動(dòng)方案》的通知，提出“十二五”期間完成新建綠色建筑10億m2；到2015年末20%的城鎮(zhèn)新建建筑達(dá)到綠色建筑標(biāo)準(zhǔn)要求。開發(fā)利用各類低品位可再生性清潔能源作為熱泵熱源為建筑物供冷供暖，對建筑節(jié)能與環(huán)保具有重要的現(xiàn)實(shí)意義。太陽能是一種可再生性清潔能源，太陽能熱水系統(tǒng)已被廣泛使用。

近年來，水源熱泵與太陽能耦合系統(tǒng)的工程應(yīng)用范圍逐步擴(kuò)大，廣州亞運(yùn)城太陽能水源熱泵項(xiàng)目已如期投入使用，為區(qū)域集中式供熱供冷提供了新的解決方案。鑒于此，筆者從系統(tǒng)造價(jià)、運(yùn)行費(fèi)用、投資回收期三方面對水源熱泵與太陽

能耦合系統(tǒng)作經(jīng)濟(jì)技術(shù)分析[1-2]。

1. 水源熱泵與太陽能耦合系統(tǒng)

1.1 系統(tǒng)結(jié)構(gòu)組成

水源熱泵與太陽能系統(tǒng)有多種組合方式，本文以低溫水源即水源熱泵與太陽能耦合系統(tǒng)為研究對象，該系統(tǒng)由兩大部分組成：水源熱泵系統(tǒng)，主要由水源熱泵、換熱設(shè)備、冷凍機(jī)等組成；太陽能集熱系統(tǒng)，主要由平板集熱器、集熱水箱及循環(huán)泵等組成[3-4]。

1.2 系統(tǒng)工作原理

水源熱泵與太陽能耦合系統(tǒng)是利用江水源熱能與太陽輻射能的復(fù)合熱源熱泵系統(tǒng)。水源熱泵與太陽能具有很好的匹配互補(bǔ)性，可根據(jù)日照條件、熱水負(fù)荷和空調(diào)負(fù)荷變化情況，通過切換閥門采用不同運(yùn)行模式，系統(tǒng)原理見圖1。

1.3 系統(tǒng)性能特點(diǎn)

節(jié)能環(huán)保效益顯著。水源熱泵機(jī)組運(yùn)行減少了電力消耗，減輕了電網(wǎng)常年運(yùn)行負(fù)荷。同時(shí)降低了一次能源消耗過程中產(chǎn)生的SO2、CO2等污染物排放，減少ODS(消耗臭氧物質(zhì))排放緩解溫室效應(yīng)。

水源熱泵與太陽能匹配互補(bǔ)。充分利用太陽輻射能資源，可減少電能消耗、減輕電網(wǎng)運(yùn)營負(fù)荷。同時(shí)，水源熱泵的使用彌補(bǔ)了太陽輻射能集熱系統(tǒng)受氣候、地理的自然條件影響的劣勢[5-6]。

建筑一體化設(shè)計(jì)。水源熱泵與太陽能耦合系統(tǒng)適合用于建筑一體化設(shè)計(jì)，符合《綠色建筑行動(dòng)方案》中有關(guān)推進(jìn)可再生能源建筑規(guī)?；瘧?yīng)用的通知要求。

2. 水源熱泵與太陽能耦合系統(tǒng)的經(jīng)濟(jì)技術(shù)分析

2.1 經(jīng)濟(jì)分析方法

1) 財(cái)務(wù)凈現(xiàn)值法：按部門規(guī)定的標(biāo)準(zhǔn)收益率，將各年發(fā)生的凈現(xiàn)金流量，折算到建設(shè)期起始年的現(xiàn)金總和，計(jì)算公式為：

式中F：項(xiàng)目財(cái)務(wù)凈現(xiàn)值，元；(CI-CO)t：第t年的凈現(xiàn)金流量，元；ic：部門標(biāo)準(zhǔn)投資收益

率，%。

圖1 水源熱泵與太陽能的耦合系統(tǒng)原理

2) 動(dòng)態(tài)費(fèi)用年值法：對參與比較方案的系統(tǒng)造價(jià)按資金的時(shí)間價(jià)值折算為每年的費(fèi)用，并與每年的運(yùn)行費(fèi)用相加得出費(fèi)用年值，選取年值最小的作為最佳方案，計(jì)算公式為：

式中f：費(fèi)用年值，元/年；i：利率或采用部門的標(biāo)準(zhǔn)內(nèi)部收益率，%；m：生產(chǎn)期，年；K：系統(tǒng)造價(jià)，元；C：運(yùn)行成本，元/年。

3) 動(dòng)態(tài)投資回收期：將項(xiàng)目各年的凈現(xiàn)金流量按基準(zhǔn)收益率折算成現(xiàn)值后推算投資回收期，計(jì)算公式為：

式中Pi：動(dòng)態(tài)投資，元；ic：回收期基準(zhǔn)收益率，%。

2.2 主要經(jīng)濟(jì)指標(biāo)

1) 系統(tǒng)造價(jià)：供暖、空調(diào)系統(tǒng)各部分造價(jià)總和，包括土建費(fèi)、設(shè)備購置費(fèi)、安裝費(fèi)及其他費(fèi)用（設(shè)計(jì)費(fèi)、監(jiān)理費(fèi)和不可預(yù)見費(fèi)）。

2) 運(yùn)行費(fèi)用：系統(tǒng)各部分的運(yùn)行費(fèi)用，包括水電費(fèi)、排污費(fèi)、管理費(fèi)、設(shè)備折舊費(fèi)、設(shè)備維護(hù)費(fèi)等。

3) 投資回收期：通過資金回流量來回收投資的年限，在能源工程項(xiàng)目中主要應(yīng)用動(dòng)態(tài)投資回收期分析項(xiàng)目的經(jīng)濟(jì)效益[7-8]。

2.3 工程應(yīng)用對比分析

為了對區(qū)域能源解決方案進(jìn)行經(jīng)濟(jì)技術(shù)作對比分析，選取兩種供暖空調(diào)方案即：水源熱泵與太陽能耦合系統(tǒng)和水源熱泵系統(tǒng)。

以某住宅小區(qū)為例，總建筑面積20000m2，綜合考慮設(shè)備同時(shí)使用系數(shù)0.75，則建筑總冷、熱總負(fù)荷分別為1030kW和1100kW。耦合系統(tǒng)采用水源熱泵采用2臺同方人工SGHP（AII）系列螺桿式水源熱泵機(jī)組（制冷/熱量為518/600kW），太陽能集熱板集熱面積300m2。水源熱泵系統(tǒng)采用2臺同方人工SGHP(AII)系列螺桿式水源熱泵機(jī)組（制冷/熱量為518/600kW），系統(tǒng)造價(jià)和運(yùn)行費(fèi)用對比分析見表1、2。

表1 造價(jià)分析

表2 運(yùn)行費(fèi)用分析

由表1、2可知，水源熱泵與太陽能耦合系統(tǒng)的系統(tǒng)總造價(jià)310.5萬元，運(yùn)行費(fèi)用70.2萬元/年；水源熱泵系統(tǒng)的系統(tǒng)總造價(jià)260.7萬元，運(yùn)行費(fèi)用87.1萬元/年。兩者系統(tǒng)造價(jià)之差-49.8萬元，運(yùn)行費(fèi)用之差16.9 萬元。取基準(zhǔn)投資收益率ic=7%，通貨膨脹率取值3%，計(jì)算結(jié)果見表3。

根據(jù)投資回收期的計(jì)算公

表3 項(xiàng)目財(cái)務(wù)現(xiàn)金流量表

式，可得：

3. 結(jié)束語

采用水源熱泵與太陽能耦合系統(tǒng)的系統(tǒng)造價(jià)較高，但投資回收期為3.30年。綜合考慮水源熱泵對電網(wǎng)運(yùn)行負(fù)荷影響，熱泵排水對水體熱污染及生態(tài)環(huán)境構(gòu)成威脅，且太陽能集熱設(shè)備價(jià)格有降低的趨勢，集熱效率也將有所提高。

因此，水源熱泵與太陽能耦合系統(tǒng)更具有節(jié)能環(huán)保效益，在建筑節(jié)能領(lǐng)域更具有規(guī)?；瘧?yīng)用前景。

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