某水源热泵系统经济性分析

2013-11-21姚灵锋何照傲

建筑热能通风空调 2013年3期

关键词：热源源热泵电价

姚灵锋何照傲

1浙江绿城建筑设计有限公司

2浙江大学建筑设计研究院

1 工程概况及负荷分析

1.1 工程概况

本项目总建筑面积为1642.37m2，建筑总高10.8m，共三层，一层建筑面积624.31m2，层高3.20m，房间使用性质为餐厅、厨房、化验室、办公室及接待室；二层建筑面积550.68m2，层高3.20m，房间使用性质为办公室和会议室；三层建筑面积467.38m2，层高3.20m，房间使用性质为宿舍和活动室（由于供水厂工作性质的特殊性，部分办公室为24小时工作办公室，本文统称为值班室）。

1.2 负荷分析

本文主要依据相关文献[1]的要求来确定室内设计参数。并采用HDY-SMAD软件对其进行设计日的负荷计算，采用DeST软件对其进行全年动态负荷的模拟，并对负荷特点进行分析。

1.2.1负荷计算

设计日各项冷负荷计算结果如图1所示。

图1 夏季新风、人员、照明、设备及围护逐时冷负荷

图2 办公综合楼全年空调动态负荷统计图

全年空调负荷动态模拟结果如图2所示。

1.2.2负荷特点分析

1）由负荷计算可知：夏季最大总冷负荷（含新风）为179.6kW，发生时刻：16:00；冬季最大总热负荷（含新风）为138.3kW，发生时刻：7:00；夏季总湿负荷为29385g/h，冬季总湿负荷为21905g/h。

2）由全年建筑动态负荷模拟结果可知：办公综合楼的全年最大热负荷发生在第511小时（1月22日上午7点），全年最大热负荷值为140.2kW；全年最大冷负荷发生在第4288小时（6月28日下午16点），全年最大冷负荷值为181.4kW。

全年建筑动态负荷模拟结果中的全年最大热负荷及全年最大冷负荷（140.2kW，181.4kW）均略大于用HDY软件计算设计日最大负荷（138.3kW，179.6kW），相差1.36%和1%，基本一致。故取系统的最大空调制冷量为181.4kW，最大空调供热量为140.2 kW。

全年空调动态负荷的模拟结果，作为空调冷热源系统的选择依据，而各个房间负荷的特点可作为空调末端的选择依据。

2 水源热泵系统的经济性评价

2.1 冷热源方案的确定

根据建筑的特点及常见的暖通空调方式对办公综合楼做如下三种冷热源方案，并对这三种冷热源方案进行比较。

方案一：水源热泵系统供冷供热；

方案二：空气源热泵系统供冷供热；

方案三：VRF系统供冷供热。

体成交。3）各设备选用常见厂家进行询价；4）比较以水源热泵初投资为基准进行。

2.2 三种方案主要设备参数及初投资比较

三种方案的初投资等信息详见表1。

表1中各设备的价格均为典型设备商提供的参考价格，采购时的价格可能会视具体情况有所变动。设备的价格只选取了典型的设备商，存在片面性，但一定程度上也能反映各种方案的初投资情况。

2.3 三种方案运行费用比较

2.3.1运行费用的计算方法

运行费用主要包括能耗费用、投资摊销费用和维修费用等。

本文假设三种方案的投资摊销费用和维修费用相等，运行费用的比较只考虑能耗费用造成的差异。即把运行费用简化为能耗费用。

运行费用（能耗费用）的计算可以简化为下式：

式中：Cr为运行费用，元；En为能耗量，kJ；Ep为能源价格，元 /kJ。

要计算能耗费用，可以先计算系统的全年能耗，然后乘以相应的能源价格就能得到能耗费用。

2.3.2全年动态能耗计算方法

本文计算全年能耗的方法是在全年动态负荷的基础上，根据机组在不同负荷下的动态效率计算出全年的动态能耗，累加机组运行时间段内的所有能耗得到全年总能耗。这种方法的基础是有比较科学合理可信的全年动态负荷，并将机组的部分负荷效率和全年动态负荷进行耦合，配以科学的运行控制策略，得到全年的动态能耗。表2[1]和表3中规定了空调系统的日运行时间表和年运行时间表。全年的动态能耗计算原理如下式：

式中：En(t)为t时刻的动态能耗量，kWh；f(t)为t时刻的动态负荷，kW；g(t)为t时刻的系统动态能效比，W/W。

由表3空调系统的年运行时间表可知，夏季制冷时间段为6月1日至9月30日，冬季供热时间段为11月15日至来年的3月15日。全年能耗负荷包括制冷能耗和供热能耗，其中制冷能耗可由式（3）计算，供热能耗可由式（4）计算：

表3空调系统的年运行时间表

式中：Enc为制冷能耗，kWh；Enh为供热能耗，kWh。

2.3.3全年动态能耗计算结果

三种冷热源方案的运行能耗情况，汇总于表4中。

由表4可知：在额定工况下本工程三种冷热源方案中水源热泵系统的全年能耗是最少的，其次是空气源热泵系统，VRF系统最大。水源热泵系统相对于空气源热泵系统的节能率为15%，相对于VRF系统的节能率为26.22%。

2.3.4运行费用计算结果

全年运行费用由全年运行能耗乘上加权电价计算而得。电价选用浙江省的电网销售电价，浙江省一般工商业及其他用电六时段分时电价时段划分：尖峰时段 19:00～21:00；高峰时段 8:00～11:00、13:00～19:00、21:00～22:00；低谷时段:11:00～13:00、22:00～次日 8:00。由文献[2]中可知，尖峰时电价取1.456元/kWh，高峰时电价取1.151元/kWh，低谷电价取0.628元/kWh，加权电价取0.915元/kWh。