地源熱泵的經濟性分析

摘 要：以一實際工程為例，運用熱經濟性分析的方法，對幾種常用的空調方案建立經濟模型，得出了各種不同方案的供熱（冷）表達式。對初投資和運行管理費用進行分析比較，指出了地源熱泵系統在熱經濟性方面的優(yōu)越性。

關鍵詞：地源熱泵；中央空調；節(jié)能；經濟分析

中圖分類號：TK513 文獻標識碼：A 文章編號：1672-3198（2007）09-0276-02

1 地源熱泵系統介紹

地源熱泵在國內也被稱為地熱泵。地熱泵空調的心臟是一個“熱泵”（制冷、供熱）。供暖時，它吸取地熱向用戶排放；制冷時，它吸取用戶室內的熱量向地下排放。成都市作為全國可再生能源利用的推廣試點城市之一，目前已有四川省建筑科學研究院成都建筑節(jié)能中心、成都鐵路醫(yī)院采用了這種地源熱泵技術。作為剛剛在成都興起的地源熱泵具有以下特點：

（1）運行安全穩(wěn)定。地源熱泵機組與外界的換熱是通過大地，而大地的溫度很穩(wěn)定，不受外界空氣的變化而影響運行效率。

（2）環(huán)境效益顯著。從地源熱泵的整個運行原理來看，地源熱泵系統實際是真正意義的綠色環(huán)保空調，不管是冬季還是夏季的運行，都不會對建筑外大氣環(huán)境造成不良影響。

（3）節(jié)約建筑面積。以土壤（水）作為冷熱源，省去了鍋爐房及附屬煤場、儲油房、冷卻塔等設施，地源熱泵主機的設置就非常靈活，不受考慮位置設置的限制。

（4）自動運行，適用范圍廣。地源熱泵機組由于工況穩(wěn)定，所以可以設計簡單系統，機組運行簡單可靠，可應用于別墅、賓館、商場、辦公樓、學校等建筑。

2 不同空調系統的經濟性分析

以300m²的公共建筑（住宅）為例，估算制冷裝機容量為116.3w/m²，制熱裝機容量為93w/m²。對該工程采用三種方案進行經濟性分析。

2.1 對三種方案建立經濟模型，并推出成本表達式

(1)地源熱泵機組方案的經濟模型和供熱（冷）成本表達式。

(2)風冷熱泵機組方案的經濟模型和供熱（冷）成本表達式。

熱經濟平衡方程：供熱運行，cH2QH2=ceEH2+YH2+ZH2；制冷運行，cR2

2.2 對各方案的初投資進行比較

考慮到初投資費用K包含設備投資費、設備安裝調試費土建投資費和能源增容費等，而供熱投資中的能源增容費和土建費用的折舊年限較其它部分投資要長，因此必須對他們進行分別計算。冷熱源設備的設備投資費和設備安裝調試費以KA表示，其折舊年限大致相同，以m表示；土建投資和能源增容費以KB表示，其折舊年限較長，以n表示。則系統年投資費用Z=KAi1-(1+i)-m+KBi1-(1+i)-n。在對各方案進行計算過程中，電能價格取0.5元/kwh，天然氣價格為為1.5元/Nm3，方案三制冷運行時冷卻水系統的補水量按冷卻塔額定循環(huán)水量的2%計算，水的價格取1.00元/噸。則三種方案的初投資見表1：

2.3 對各方案的運行管理費用進行比較

在各方案中年維護管理費用用Y表示（機組維修、保養(yǎng)和管理人員工資福利等費用）。本文采用估算法是按設備初投資的一定比例來計取維護管理費用，即每年維護費按ε×KA計算，其中ε為計取系數，即：Y=ε×KA［5］。在計算設備投資的年折舊費用時，風冷熱泵核電源熱泵及水冷機組、燃氣鍋爐壽命均取15年，在計算土建費和能源增容費的年折舊費時使用壽命取50年，投資折現率取8%，年維護管理費用按年投資費用的3%計算。則三種方案的運行管理費用見表2。

3 結論

由表一可以看出，地源熱泵空調系統投資高于其他系統，造價高；由表二可以看出，地源熱泵系統每年可節(jié)約費用為3900元，和傳統空調系統相比較，在1-6年時間內可收回增加的投資。傳統空調系統的壽命一般可以到15年以上，按照上述比較，運行費用將節(jié)約5.85萬元。由于地（水）源熱泵系統工況良好、運行穩(wěn)定，可大大延長主機機壽命，因此從使用壽命和運行費用來看，地源熱泵系統的經濟性是大大高于傳統空調系統的。

參考文獻

［1］吳艷.一種新型的環(huán)保節(jié)能采暖系統——地源熱泵空調系統［J］.環(huán)境保護科學.2005，（3）：68-70.

［2］趙軍，季新國等，地源熱泵的工程應用與環(huán)保節(jié)能特性分析［J］.全國熱泵和空調技術交流會論文集，2001，10，（3）：33-35.

［3］徐偉等.地源熱泵工程技術指南［M］.北京:中國建筑工業(yè)出版社，2001，(11).

［4］張群力，王晉.地源和地下水源熱泵的研發(fā)現狀及應用過程中的問題分析［J］.流體機械 ，2003，3，（5）：50-54.

［5］李新國，趙軍等.地源熱泵系統及經濟性分析［J］.全國熱泵和空調技術交流會論文集，2001，10，（1）：1-4.

注：“本文中所涉及到的圖表、注解、公式等內容請以PDF格式閱讀原文。”