王傳奎 田 鵬

（1.中國(guó)質(zhì)量認(rèn)證中心南京分中心 南京 210000；2.江蘇省電子信息產(chǎn)品質(zhì)量監(jiān)督檢驗(yàn)研究院 無(wú)錫 214073）

引言

近年來(lái)，新能源技術(shù)備受關(guān)注，地源熱泵技術(shù)做為一種高效能源技術(shù)，也得到越來(lái)越多的重視。隨著國(guó)家節(jié)能降耗政策的深入貫徹，地源熱泵由于其高效節(jié)能、且屬于可再生能源，逐步受到更多的關(guān)注。

目前地源熱泵的利用還處于前期階段，地源熱泵的經(jīng)濟(jì)性方面研究也較少，對(duì)地源熱泵的技術(shù)經(jīng)濟(jì)性評(píng)價(jià)對(duì)于后期項(xiàng)目選擇具有重要的指導(dǎo)意義。

本文選取初投資、年總成本、現(xiàn)金流量表等經(jīng)濟(jì)評(píng)價(jià)指標(biāo)，比較了兩種空調(diào)系統(tǒng)在南京地區(qū)應(yīng)用的經(jīng)濟(jì)性，并得出了選型結(jié)論。

1 經(jīng)濟(jì)性評(píng)價(jià)指標(biāo)

根據(jù)給定供暖熱負(fù)荷、空調(diào)制冷負(fù)荷條件，相應(yīng)的經(jīng)濟(jì)性評(píng)價(jià)指標(biāo)有：初投資、年運(yùn)行成本、年經(jīng)營(yíng)成本、財(cái)務(wù)凈現(xiàn)值、費(fèi)用現(xiàn)值、投資回收期等[1]。

1.1 供暖熱負(fù)荷

指在室外設(shè)計(jì)溫度下，為了滿足預(yù)計(jì)的室內(nèi)溫度要求，單位時(shí)間內(nèi)由供暖系統(tǒng)向建筑物提供的熱量。

1.2 空調(diào)制冷負(fù)荷

指為使室內(nèi)溫濕度維持在規(guī)定水平，空調(diào)設(shè)備在單位時(shí)間內(nèi)需向房間供應(yīng)的冷量。

1.3 初投資

指地源熱泵系統(tǒng)購(gòu)買(mǎi)及安裝的各費(fèi)用總和。

1.4 年運(yùn)行成本

指空調(diào)系統(tǒng)運(yùn)行電費(fèi)等。

1.5 年經(jīng)營(yíng)成本

指空調(diào)系統(tǒng)年運(yùn)行成本、管理成本、設(shè)備維護(hù)成本等。

1.6 財(cái)務(wù)凈現(xiàn)值

財(cái)務(wù)凈現(xiàn)值（FNPV）亦稱“累計(jì)凈現(xiàn)值”。擬建項(xiàng)目按部門(mén)或行業(yè)的基準(zhǔn)收益率或設(shè)定的折現(xiàn)率，將計(jì)算期內(nèi)各年的凈現(xiàn)金流量折現(xiàn)到建設(shè)起點(diǎn)年份（基準(zhǔn)年）的現(xiàn)值累計(jì)數(shù)[2]，計(jì)算代數(shù)公式為:

其中，CI為現(xiàn)金流入；CO為現(xiàn)金流出，含固定投資資產(chǎn)、流動(dòng)現(xiàn)金、成本和稅金；IC為折現(xiàn)率。

1.7 費(fèi)用現(xiàn)值

將歷年的支出現(xiàn)金CO全部折現(xiàn)到初始的現(xiàn)值代數(shù)和[2]，計(jì)算代數(shù)公式為:

1.8 投資回收期

投資回收期亦稱“投資回收年限”。項(xiàng)目投產(chǎn)后獲得的收益總額達(dá)到該項(xiàng)目投入的投資總額所需要的時(shí)間 (年限)。

2 選定計(jì)算背景參數(shù)

2.1 地區(qū)氣候及溫度參數(shù)

設(shè)計(jì)使用地區(qū)的室內(nèi)、外計(jì)算設(shè)計(jì)溫度、系統(tǒng)年均運(yùn)行天數(shù)和日平均運(yùn)行時(shí)間，本文以南京地區(qū)作為計(jì)算對(duì)象。

2.2 計(jì)算對(duì)象

以450 m2別墅為例，每層面積為150 m2，根據(jù)別墅空調(diào)實(shí)際使用特點(diǎn)，設(shè)定空調(diào)系統(tǒng)實(shí)際同時(shí)使用的建筑面積為單層建筑面積，為150 m2。故系統(tǒng)總冷負(fù)荷按150 m2的建筑面積計(jì)算。別墅夏季冷負(fù)荷為200 W/ m2，冬季熱負(fù)荷為150 m2。夏季總冷負(fù)荷為30 kW，冬季總熱負(fù)荷為22.5 kW。

2.3 空調(diào)方案選擇

對(duì)根據(jù)氣候、溫度、計(jì)算對(duì)象等選定的別墅空調(diào)系統(tǒng)，分別進(jìn)行能源消耗和各經(jīng)濟(jì)評(píng)價(jià)指標(biāo)的分析、比較，對(duì)比參數(shù)為各項(xiàng)經(jīng)濟(jì)評(píng)價(jià)指標(biāo)值。

3 計(jì)算結(jié)果與分析

分別計(jì)算地源熱泵空調(diào)系統(tǒng)和空氣源熱泵空調(diào)系統(tǒng)方案的技術(shù)經(jīng)濟(jì)評(píng)價(jià)指標(biāo)，具體指標(biāo)選擇：初投資、年運(yùn)行成本、年經(jīng)營(yíng)成本、凈現(xiàn)值、現(xiàn)金流量表。

3.1 初投資比較

地埋管地源熱泵系統(tǒng)制冷主機(jī)40 000元，豎直式系統(tǒng)鉆孔費(fèi)用一般為100元/m，地下埋管材料費(fèi)用為50元/m，冷卻水泵1 000元；空氣源熱泵主機(jī)50 000元。對(duì)于冷水泵和室內(nèi)終端，地源熱泵與空氣源熱泵選擇相同型號(hào)產(chǎn)品，投資費(fèi)用相同。

本樣機(jī)選用BGSHP33FQH3型主機(jī)，制冷量為32.7 kW，額定輸入功率為7.8 kW地埋管選用垂直布置。垂直鉆孔深度參考表格1[3]。

其中1 ton=3.516 kW·h。南京地區(qū)土質(zhì)地表為粘土，粘土下為巖層結(jié)構(gòu)。按照一般巖層計(jì)算鉆孔深度為520 m。

二種空調(diào)系統(tǒng)的初投資見(jiàn)圖1。

由圖1可見(jiàn)，地源熱泵換熱系統(tǒng)初投資費(fèi)用較空氣源熱泵約高7萬(wàn)元。

3.2 年運(yùn)行成本分析

表1 樣機(jī)垂直鉆孔深度表 單位：m/Ton

圖1 兩種空調(diào)系統(tǒng)初投資比較圖

南京地區(qū)夏季供冷時(shí)間通常為6～9月，共122天，冬季供暖時(shí)間通常為1-3月，共90天，假定一天空調(diào)運(yùn)行12 h，一年中空調(diào)運(yùn)行的時(shí)間總共為2 544 h。根據(jù)實(shí)際使用情況，折算空調(diào)部分負(fù)荷運(yùn)行時(shí)間到滿負(fù)荷運(yùn)行時(shí)間，則計(jì)算夏、冬季空調(diào)共滿負(fù)荷運(yùn)行時(shí)間占50 %，則折算到空調(diào)滿負(fù)荷運(yùn)行時(shí)間為1 272 h。根據(jù)部分負(fù)荷的變化情況，各空調(diào)方案年運(yùn)行能耗見(jiàn)表2。

在年運(yùn)行能耗中，地埋管地源熱泵比空氣源熱泵年節(jié)電5 343 kW·h，年運(yùn)行費(fèi)比空氣源熱泵系統(tǒng)低0.27萬(wàn)元。因本計(jì)算中，電價(jià)按照0.5元/kW·h計(jì)算，而目前南京地區(qū)已執(zhí)行階梯電價(jià)，實(shí)際節(jié)省費(fèi)用更多。

3.3 年經(jīng)營(yíng)成本

年經(jīng)營(yíng)成本包括系統(tǒng)的運(yùn)行費(fèi)用，包括電費(fèi)、人員管理費(fèi)、維修費(fèi)等。地埋管地源熱泵與空氣源熱泵的年經(jīng)營(yíng)成本如圖2。

對(duì)于經(jīng)營(yíng)成本，主要為空調(diào)系統(tǒng)運(yùn)行費(fèi)用。地埋管地源熱泵比空氣源熱泵年經(jīng)營(yíng)成本低0.2萬(wàn)元。

3.4 凈現(xiàn)值

空調(diào)系統(tǒng)壓縮機(jī)的設(shè)計(jì)使用年限為15-30年[3]，地源熱泵空調(diào)再維護(hù)良好的情況下，一般使用年限為20-30年，空氣源則為10-15年。

設(shè)定系統(tǒng)的折現(xiàn)率為10 %，則地源熱泵與空氣源熱泵的凈現(xiàn)值如圖3。

可見(jiàn)對(duì)于凈現(xiàn)值指標(biāo)，地源熱泵與空氣源熱泵都小于零，從單純投資角度分析，此項(xiàng)目不可取。但因空調(diào)系統(tǒng)是民用消費(fèi)性質(zhì)，不是以盈利為目的的投資行為，故凈現(xiàn)值指標(biāo)只可作為參考之一。

3.5 費(fèi)用現(xiàn)值

兩種空調(diào)系統(tǒng)的費(fèi)用現(xiàn)值如圖4。

從費(fèi)用現(xiàn)值的對(duì)比來(lái)看，地源熱泵系統(tǒng)的費(fèi)用現(xiàn)值要高于空氣源熱泵系統(tǒng)，其中主要原因?yàn)榈卦礋岜贸跏纪顿Y高于空氣源熱泵系統(tǒng)。

3.6 投資回收期

因投資回收期主要為考核投資屬性項(xiàng)目，故在此不對(duì)地源熱泵系統(tǒng)于空氣源熱泵系統(tǒng)做投資回收期比對(duì)。

表2 兩種空調(diào)方案年運(yùn)行能耗表

圖2 兩種空調(diào)年經(jīng)營(yíng)成本圖

圖3 兩種空調(diào)系統(tǒng)凈化值圖

圖4 兩種空調(diào)系統(tǒng)費(fèi)用現(xiàn)值圖

4 結(jié)論

經(jīng)過(guò)對(duì)地源熱泵和空氣源熱泵兩種方案在別墅案例中實(shí)施的分析和比較可知，地源熱泵初投資較高，但運(yùn)行成本較低，空調(diào)使用壽命高于空氣源熱泵空調(diào)。由于南京屬于夏熱冬冷地區(qū)，需要同時(shí)夏季供冷和冬季供暖，地埋管地源熱泵由于具備良好的經(jīng)濟(jì)性和適用性，是相對(duì)理想的空調(diào)系統(tǒng)選擇。