空調制冷結合地板輻射供暖的經濟性分析

張 鵬 岳曉敏

(1.山西中創建筑設計有限公司，山西 太原 030024; 2.山西省建筑科學研究院，山西 太原 030001)

0 引言

中央空調制冷結合地板輻射供暖的雙系統，能夠很好地滿足尤其是寒冷及嚴寒地區室內人員的冷熱舒適性，雙系統在滿足人員舒適性要求的同時投資成本加大，運行成本降低。該系統形式是否應該得到廣泛的應用，取決于它的經濟性。本文以實際工程為例，對該雙系統與中央空調制熱制冷的單系統投資成本及運行費用進行了對比分析。

1 系統介紹

中央空調系統由于冷空氣的下沉作用，制冷優勢明顯，但由于空調系統采暖為對流采暖，地面輻射采暖為輻射和溫度雙重作用采暖，因此后者造成了更為符合人體散熱要求的熱狀態，與前者相比，舒適感有了大的提高。相比于空調系統，地面輻射采暖系統室內沿高度方向上的溫度分布比較均勻，溫差梯度小，無效熱損失大為減少。因此中央空調相比于地板輻射采暖，其供暖效果并不理想;而地板輻射供冷一方面由于供冷量比較小，另一方面地板表面結露的問題得不到有效解決，雖然目前很多學者對此作了大量的研究，但還得不到大范圍的推廣。中央空調制冷結合地板輻射供暖的雙系統兼顧兩者優點，在中央空調單系統的基礎上增設地埋管，夏季采用空調系統供冷，冬季空調系統閑置不用，采暖系統運行同常規地板輻射采暖。

2 經濟性分析

中央空調制冷結合地板輻射供暖的雙系統運行主要是相對于中央空調制冷制熱的單系統而言，因此在對該雙系統進行經濟分析時，對該系統的初投資及運行成本與單系統相對比，進而分析其使用經濟性。

2.1 初投資分析

與空調單系統制冷制熱相比，空調系統結合地板輻射采暖的雙系統初投資方面增加了地板輻射采暖系統的初安裝，對比時僅需對雙系統增設的地板輻射采暖系統的費用進行統計即可得出雙系統相對于單系統增加的投資成本。

2.2 運行經濟性分析

夏季單系統與雙系統制冷都采用中央空調，耗電量相同。冬季單系統采用中央空調制熱，雙系統采用地板輻射制熱。雙系統與單系統相比，熱源處設備及耗電量相同，中央空調末端空調用電，地板輻射采暖末端無耗電設備，雙系統比單系統節省了末端設備用電量。

2.3 投資回收期分析

投資回收期就是使累計的經濟效益等于最初的投資費用所需的時間。是反映項目投資回收能力的主要靜態指標，本文指系統投入使用后節約運行資金量來回收投資的年限。投資回收期分為靜態投資回收期和動態投資回收期。靜態投資回收期是指在不考慮資金時間價值的前提下，以項目的凈收益回收其全部投資所需要的時間，動態投資回收期在靜態投資回收期的基礎上進一步考慮資金的時間價值。本文擬采用靜態投資回收期進行分析，靜態投資回收期的具體計算又分為兩種情況，一種是項目投產后其每年的凈收益相同，一種是項目投產后其每年的凈收益不同。本文假設系統運行后各年的節約資金量相同，忽略資金的時間價值。計算公式如下:

其中，Pt為靜態投資回收期;k為雙系統相對于單系統追加的初投資;A為系統投入運行后各年的資金節約量。

3 實例計算分析

以山西省太原市某辦公樓為例，該建筑面積12 674 m2，地下1層，為儲藏室及設備用房，地上6層，均為商業用房，1層～2層為洗浴用房，3層為辦公室，4層～6層為客房。室外設計參數采用太原市典型氣候年的氣象參數。冬季采用空調系統室內設計參數設定見表1，采用地板輻射采暖室內設計參數設定見表2，夏季室內設計參數見表3。

表1 冬季采用空調系統室內設計參數

表2 冬季采用地板采暖系統室內設計參數

表3 夏季中央空調系統室內設計參數

空調系統采用風機盤管+獨立新風。地板輻射采暖系統按照每平方米42元初安裝費用計算，該建筑采用雙系統初投資約增加53.2萬元(僅考慮暖通部分增加的投資成本，土建成本未考慮)。運行成本對冬季單系統空調末端用電量進行統計分析，按照文獻[1]的規定結合太原市的具體情況，太原市供暖季為11月1日～次年3月31日，共計151 d，合3 624 h。單系統空調末端用電量統計見表4。

表4 冬季空調系統末端設備用電量統計

取當地商業用電均價0.8元/(kW·h)，由表4得冬季空調系統末端設備累計用電量為102 088.5 kW，計算得出該工程單系統運行比雙系統運行所增加費用為8.2萬元/年。

代入式(1)計算可得該系統運行六年方可收回初投資。

4 結語

本文通過實際工程舉例計算，計算發現空調制冷結合地板輻射供暖的雙系統方式雖然能夠很好地滿足室內人員冷熱舒適性的要求，彌補了單系統冬季供暖，夏季供冷的不足，但該系統方式在增加初投資的前提下，忽略考慮土建追加成本以及資金的時間價值后，運行經濟優勢并不明顯。

[1] GB 50019－2003，采暖通風與空氣調節設計規范[S].

[2] GB 50189－2005，公共建筑節能設計標準[S].

[3] 朗四維.建筑節能與采暖空調方式探討[M].北京:中國建筑工業出版社，2001.