地源热泵供暖空调的经济性

2001年10月

太　阳　能　学　报

ACTAENERGIAESOLARISSINICA

Vol122,No14

Oct1,2001

文章编号:025420096(2001)0420418204

Ξ

地源热泵供暖空调的经济性

李新国,赵　军,朱　强

(天津大学电气自动化与能源工程学院,天津300072)

摘　要:地源热泵是利用地表浅层土壤能量(地下水、土壤或地表水)作为冬季热泵热源供暖和夏季冷源进行空调的系统,地源温度全年相对稳定的特性使得地源热泵比传统空调系统运行效率要高。地源热泵是否具有经济竞争性仍是一个非常关键的问题。该文对地源热泵与传统的供暖空调系统进行经济性比较。首先将地源热泵与传统供暖方式,如燃煤、燃油和天然气锅炉进行供暖经济性的比较,再将地源热泵与常规电制冷空调方式进行空调经济性的比较,然后将地源热泵与锅炉加空调两种方式共四种方案进行综合经济性的比较分析。关键词:地源热泵;供暖;空调;经济性

中图分类号:TK511+12　　　　　文献标识码:A

1　技术经济评价方法及参数

一个完整的供暖空调系统包括3个部分:一是冷热源,如热泵、锅炉、制冷机;二是室外管网;三是室内终端设备。供暖空调计算的主要技术参数有:供暖热负荷、空调冷负荷;经济参数有:初投资、年总成本、现金流量表及其相关参数。111　主要经济参数

11初投资:指供暖空调系统各部分投资之和,包括有:土建费、设备购置费、安装费及其它费用(包括设计费、监理费和不可预见费)。

21年总成本:指系统各部分的运行费,如水费、

和,计算公式为:NPV(ic)=∑(CI-CO)t(1+ic)

t=0n

-t

其中:

CI———现金流入,指供暖或空调的销售收入、回

收固定资产残值和回收流动资金;

CO———现金流出,包括固定资产投资、流动资

金、经营成本和销售税金;

ic———基准收益率,取ic=8%;

n———项目的活动期,即建设期加服务寿命。

根据上述定义,NPV(ic)=0表示达到所预定的收益率标准,而不是投资项目盈亏平衡,NPV(ic)>0则表示除保证获得预订的收益以外,还可获得更高

收益;而NPV(ic)<0则表示未能达到预定的收益,但不表示发生亏损。因此净现值的评价标准为NPV(ic)Ε0,考虑接受项目,而NPV(ic)<0则表示可以不考虑此项目。

但是根据国情,供暖空调有时并不是以盈利为目的,而是一种福利,所以它的净现值有可能小于0,如本文计算中,除燃煤锅炉供暖的净现值大于0

电费、燃料费;排污费;管理人员工资、管理费;设备折旧费和设备维修、大修费等。

31年经营成本:指年总成本中扣除设备折旧费。

41单位面积经营成本:用年经营成本除以供暖

或空调面积来计算。

51单位热(冷)量经营成本:用年经营总成本除以供暖累积热负荷或空调累积冷负荷来计算。

[1]

61现金流量表:采用现金流量表方法计算投资项目的有关经济性参数,如财务内部收益率,财务净现值(NPV),费用现值(PW)及投资回收期(Pt)等。

1)净现值NPV指标:指投资项目按基准收益率(ic)将各年的净现金流量折现到起点的现值代数

Ξ收稿日期:2000206220

外,其它方案燃油锅炉、燃气锅炉和地源热泵及空调的净现值均小于0。在这种情况下,也可采用另一种指标,费用现值(PW)来评价。

2)费用现值(PW)

费用现值PW:把各年的现金流出CO全部折现

4期李新国等:地源热泵供暖空调的经济性　419

到起点的现值代数和。

PW=∑(CO)t(1+ic)

t=0n

-t

用每种方案费用的多少来进行比较时,谁的PW最小,就选谁。

随着社会主义市场经济体制改革的进一步深

入,我国的供暖空调事业将会朝着盈利的方向发展,那时就可应用NPV进行评价。

3)投资回收期(包括静态和动态)。投资回收期是以项目的净收益抵尝项目全部投资所需要的时间。静态是不考虑资金的时间价值,而动态是考虑资金的时间价值。

Pt———静态投资回收期,计算公式为:

t=0

(kW.h)为空调的收费标准来进行经济标准,015元Π

参数的计算和分析。113　计算内容

11初投资、年总成本、单位面积成本、单位热(冷)量成本。

21现金流量表,及现金流量表中相关经济指

标,如财务内部收益率,财务净现值(NPV),费用现值(PW)及静态投资回收期(Pt)。

2　计算结果与分析

按前面提到的技术经济评价方法和指标,对地源热泵、锅炉(燃煤、燃油和天然气)加单冷空调共4种供暖空调方案进行技术经济参数的计算,每种方案分别计算投资及年总成本和相应供暖空调方案的现金流量表,计算结果汇总于图1～6。

1)初投资比较,初投资计算中已包括了从冷热源到管网到室内终端的所有投资项,见图1,热泵的投资高于锅炉,但由于地源热泵可供暖空调,一机两用,因此地源热泵的初投资要低于锅炉加单冷空调两套系统的总投资。

2)供暖成本比较,见图2,煤锅炉的供暖成本最低,其次是地源热泵、天然气锅炉,油锅炉最高。以地源热泵为基准比较各方案供暖成本,煤锅炉比地源热泵低32%左右,但天然气锅炉要高68%,油锅炉高95%。

3)空调成本比较,见图3,地源热泵与单冷空调的运行成本很接近,因为计算中所取的二者制冷系数很接近。

(kW.h)供暖收4)净现值比较,见图4,按013元Π

(kW.h)的空调收费标准,只有燃煤费标准和015元Π

锅炉的净现值大于0,而其它天然气锅炉、油锅炉、单冷空调和地源热泵供暖空调的净现值均小于0。

5)由于环保要求,我国大部分地区已限制了燃煤锅炉,因此能源的选择只有油、气和电。如在无法用净现值选择方案时,可以采用费用现值PW法,即费用现值越小为优选方案,见图5,将几种方案的费用现值从小到大排列,顺序为燃煤锅炉加空调、地源热泵、天然气锅炉加空调和油锅炉加工空调,并且燃煤锅炉加空调与地源热泵的费用现值非常接近,表明地源热泵已有很强的经济竞争性。　　6)投资回收期,见图6,燃煤锅炉投资回收期为8年左右,地源热泵供暖投资回收期13年,空调11年,

∑(CI-CO)t=0

Pt

Pt’———动态投资回收期,计算公式为:

P′tt=0

∑(CI-CO)t(1+ic)

-t

=0

112　计算给定参数

1　气象参数:当地的采暖室内、外计算设计温度、采暖期天数和采暖度日值,本文以天津地区作为计算对象。

21选取办公楼为计算对象,供暖热指标取60WΠ22m,空调冷指标取90WΠm。

31地源热泵一机两用,既供暖又空调,本文计算中将地源热泵投资的一半计入供暖,另一半计入空调。地源热泵供暖制热系数取4,空调制冷系数取4,单冷空调制冷系数取4。

41能耗指标有:地下水资源费(0104元Πt),电价(015元Π(kW.h)),各种燃料的热值及价格(见表1),软化水费,排污费,工人工资,利率,设备使用年限等。

表1　燃料的热值与价格

Table1　Thethermalvalues&pricesofdifferentfuels

热值

/kcal3

效率

017001850185

单价Π元3

012531002110

煤Πkg

油Πkg天然气Πm

3

5000103008500

(注:1kcal=4.18kJ)

51供暖空调收费标准,如天津地区的供暖收费

标准为1514元Πm,但国内空调没有收费标准。将来供暖空调要改制为“计量收费”,以热(冷)量为收费单位,本文暂以013元/(kW.h)作为供暖的收费

2

420　太　　阳　　能　　学　　报22卷

单冷空调投资回收期为14年。由于燃油、天然气锅炉为亏损运行,不存在投资收回,不能在图中显示。

图1　初投资

Fig.1　Initialcapitalcost

图2　供暖(单位热量)成本

Fig.2　Costofheatingperarea(orperenergyofheating)

图3　空调(单位冷量)成本

Fig.3　Costofair2conditionperarea(orperenergyofcooling)

图4　净现值

Fig.4　Netpresentvalue

4期李新国等:地源热泵供暖空调的经济性　421

图5　费用现值

Fig.5　Costpresentvalue

图6　投资回收期

Fig.6　Recoveryperiodofinitialcapitalcost

3　结　论

1)地源热泵供暖空调一体化,替代了传统的锅

3)选取的地源热泵与单冷空调制冷系数很接

炉加空调两套装置系统,节省初投资及占地和运行

费用。

2)按本文给定的计算条件和能源价格,以地源热泵为基准比较各方案的供暖成本,煤锅炉比地源热泵低32%左右,但天然气锅炉比地源热泵要高68%左右,油锅炉高95%左右。

近,所以二者的运行成本很接近。

4)对既需要供暖又需要空调的场所,通过综合的经济性分析比较,认为地源热泵在目前能源价格下有很强的经济竞争性。

[参考文献]

[1]　国家计划委员会.建设项目经济评价方法与参数[M].

北京:中国计划出版社,19931

ECONOMICANALYSISOFGROUNDSOURCEHEATPUMP

LiXinguo,ZhaoJun,ZhuQiang

(SchoolofElectricalAutomationandEnergyEngineering,TianjinUniversity,Tianjin300072,China)

Abstract:Groundsourceheatpump(GSHP)utilizesthegroundsource(suchasgroundwater,surfacewaterandsoil)astheheatsourceorheatsink.Duetothegroundtemperaturenormallykeepingconstant,theGSHPwouldhavebetterthermalperformancethanthatofconventionalheatpump.InthispapertheemphasisisgiventotheeconomicanalysisforGSHPaswellaseconomiccomparisonbetweenGSHPandconventionalHVACsystemsuppliedbycoal,oilandnaturalgasburningboiler,betweenGSHPandcentralair-conditioningsystempoweredbyelectricity.FinallythecomprehensiveeconomicanalysisandcomparisonwasmadebetweentheGSHPandtheconventionalHVAC-boiler-systemandcentralair-conditioningcombisystem.

Keywords:groundsourceheatpumps;heating;airconditioning;economicsanalysis