姚靈鋒 何照傲

1浙江綠城建筑設(shè)計(jì)有限公司

2浙江大學(xué)建筑設(shè)計(jì)研究院

1 工程概況及負(fù)荷分析

1.1 工程概況

本項(xiàng)目總建筑面積為1642.37m2，建筑總高10.8m，共三層，一層建筑面積624.31m2，層高3.20m，房間使用性質(zhì)為餐廳、廚房、化驗(yàn)室、辦公室及接待室；二層建筑面積550.68m2，層高3.20m，房間使用性質(zhì)為辦公室和會(huì)議室；三層建筑面積467.38m2，層高3.20m，房間使用性質(zhì)為宿舍和活動(dòng)室（由于供水廠工作性質(zhì)的特殊性，部分辦公室為24小時(shí)工作辦公室，本文統(tǒng)稱為值班室）。

1.2 負(fù)荷分析

本文主要依據(jù)相關(guān)文獻(xiàn)[1]的要求來確定室內(nèi)設(shè)計(jì)參數(shù)。并采用HDY-SMAD軟件對(duì)其進(jìn)行設(shè)計(jì)日的負(fù)荷計(jì)算，采用DeST軟件對(duì)其進(jìn)行全年動(dòng)態(tài)負(fù)荷的模擬，并對(duì)負(fù)荷特點(diǎn)進(jìn)行分析。

1.2.1負(fù)荷計(jì)算

設(shè)計(jì)日各項(xiàng)冷負(fù)荷計(jì)算結(jié)果如圖1所示。

圖1 夏季新風(fēng)、人員、照明、設(shè)備及圍護(hù)逐時(shí)冷負(fù)荷

圖2 辦公綜合樓全年空調(diào)動(dòng)態(tài)負(fù)荷統(tǒng)計(jì)圖

全年空調(diào)負(fù)荷動(dòng)態(tài)模擬結(jié)果如圖2所示。

1.2.2負(fù)荷特點(diǎn)分析

1）由負(fù)荷計(jì)算可知：夏季最大總冷負(fù)荷（含新風(fēng)）為179.6kW，發(fā)生時(shí)刻：16:00；冬季最大總熱負(fù)荷（含新風(fēng)）為138.3kW，發(fā)生時(shí)刻：7:00；夏季總濕負(fù)荷為29385g/h，冬季總濕負(fù)荷為21905g/h。

2）由全年建筑動(dòng)態(tài)負(fù)荷模擬結(jié)果可知：辦公綜合樓的全年最大熱負(fù)荷發(fā)生在第511小時(shí)（1月22日上午7點(diǎn)），全年最大熱負(fù)荷值為140.2kW；全年最大冷負(fù)荷發(fā)生在第4288小時(shí)（6月28日下午16點(diǎn)），全年最大冷負(fù)荷值為181.4kW。

全年建筑動(dòng)態(tài)負(fù)荷模擬結(jié)果中的全年最大熱負(fù)荷及全年最大冷負(fù)荷（140.2kW，181.4kW）均略大于用HDY軟件計(jì)算設(shè)計(jì)日最大負(fù)荷（138.3kW，179.6kW），相差1.36%和1%，基本一致。故取系統(tǒng)的最大空調(diào)制冷量為181.4kW，最大空調(diào)供熱量為140.2 kW。

全年空調(diào)動(dòng)態(tài)負(fù)荷的模擬結(jié)果，作為空調(diào)冷熱源系統(tǒng)的選擇依據(jù)，而各個(gè)房間負(fù)荷的特點(diǎn)可作為空調(diào)末端的選擇依據(jù)。

2 水源熱泵系統(tǒng)的經(jīng)濟(jì)性評(píng)價(jià)

2.1 冷熱源方案的確定

根據(jù)建筑的特點(diǎn)及常見的暖通空調(diào)方式對(duì)辦公綜合樓做如下三種冷熱源方案，并對(duì)這三種冷熱源方案進(jìn)行比較。

方案一：水源熱泵系統(tǒng)供冷供熱；

方案二：空氣源熱泵系統(tǒng)供冷供熱；

方案三：VRF系統(tǒng)供冷供熱。

體成交。3）各設(shè)備選用常見廠家進(jìn)行詢價(jià)；4）比較以水源熱泵初投資為基準(zhǔn)進(jìn)行。

2.2 三種方案主要設(shè)備參數(shù)及初投資比較

三種方案的初投資等信息詳見表1。

表1中各設(shè)備的價(jià)格均為典型設(shè)備商提供的參考價(jià)格，采購時(shí)的價(jià)格可能會(huì)視具體情況有所變動(dòng)。設(shè)備的價(jià)格只選取了典型的設(shè)備商，存在片面性，但一定程度上也能反映各種方案的初投資情況。

2.3 三種方案運(yùn)行費(fèi)用比較

2.3.1運(yùn)行費(fèi)用的計(jì)算方法

運(yùn)行費(fèi)用主要包括能耗費(fèi)用、投資攤銷費(fèi)用和維修費(fèi)用等。

本文假設(shè)三種方案的投資攤銷費(fèi)用和維修費(fèi)用相等，運(yùn)行費(fèi)用的比較只考慮能耗費(fèi)用造成的差異。即把運(yùn)行費(fèi)用簡(jiǎn)化為能耗費(fèi)用。

運(yùn)行費(fèi)用（能耗費(fèi)用）的計(jì)算可以簡(jiǎn)化為下式：

式中：Cr為運(yùn)行費(fèi)用，元；En為能耗量，kJ；Ep為能源價(jià)格，元 /kJ。

要計(jì)算能耗費(fèi)用，可以先計(jì)算系統(tǒng)的全年能耗，然后乘以相應(yīng)的能源價(jià)格就能得到能耗費(fèi)用。

2.3.2全年動(dòng)態(tài)能耗計(jì)算方法

本文計(jì)算全年能耗的方法是在全年動(dòng)態(tài)負(fù)荷的基礎(chǔ)上，根據(jù)機(jī)組在不同負(fù)荷下的動(dòng)態(tài)效率計(jì)算出全年的動(dòng)態(tài)能耗，累加機(jī)組運(yùn)行時(shí)間段內(nèi)的所有能耗得到全年總能耗。這種方法的基礎(chǔ)是有比較科學(xué)合理可信的全年動(dòng)態(tài)負(fù)荷，并將機(jī)組的部分負(fù)荷效率和全年動(dòng)態(tài)負(fù)荷進(jìn)行耦合，配以科學(xué)的運(yùn)行控制策略，得到全年的動(dòng)態(tài)能耗。表2[1]和表3中規(guī)定了空調(diào)系統(tǒng)的日運(yùn)行時(shí)間表和年運(yùn)行時(shí)間表。全年的動(dòng)態(tài)能耗計(jì)算原理如下式：

式中：En(t)為t時(shí)刻的動(dòng)態(tài)能耗量，kWh；f(t)為t時(shí)刻的動(dòng)態(tài)負(fù)荷，kW；g(t)為t時(shí)刻的系統(tǒng)動(dòng)態(tài)能效比，W/W。

?

由表3空調(diào)系統(tǒng)的年運(yùn)行時(shí)間表可知，夏季制冷時(shí)間段為6月1日至9月30日，冬季供熱時(shí)間段為11月15日至來年的3月15日。全年能耗負(fù)荷包括制冷能耗和供熱能耗，其中制冷能耗可由式（3）計(jì)算，供熱能耗可由式（4）計(jì)算：

表3空調(diào)系統(tǒng)的年運(yùn)行時(shí)間表

式中：Enc為制冷能耗，kWh；Enh為供熱能耗，kWh。

2.3.3全年動(dòng)態(tài)能耗計(jì)算結(jié)果

三種冷熱源方案的運(yùn)行能耗情況，匯總于表4中。

?

由表4可知：在額定工況下本工程三種冷熱源方案中水源熱泵系統(tǒng)的全年能耗是最少的，其次是空氣源熱泵系統(tǒng)，VRF系統(tǒng)最大。水源熱泵系統(tǒng)相對(duì)于空氣源熱泵系統(tǒng)的節(jié)能率為15%，相對(duì)于VRF系統(tǒng)的節(jié)能率為26.22%。

2.3.4運(yùn)行費(fèi)用計(jì)算結(jié)果

全年運(yùn)行費(fèi)用由全年運(yùn)行能耗乘上加權(quán)電價(jià)計(jì)算而得。電價(jià)選用浙江省的電網(wǎng)銷售電價(jià)，浙江省一般工商業(yè)及其他用電六時(shí)段分時(shí)電價(jià)時(shí)段劃分：尖峰時(shí)段 19:00～21:00；高峰時(shí)段 8:00～11:00、13:00～19:00、21:00～22:00；低谷時(shí)段:11:00～13:00、22:00～ 次日 8:00。由文獻(xiàn)[2]中可知，尖峰時(shí)電價(jià)取1.456元/kWh，高峰時(shí)電價(jià)取1.151元/kWh，低谷電價(jià)取0.628元/kWh，加權(quán)電價(jià)取0.915元/kWh。

表5三種冷熱源方案運(yùn)行費(fèi)用表

圖3 各個(gè)冷熱源方案年運(yùn)行費(fèi)用比較情況

表5中已列出三種冷熱源方案的全年能耗，三種方案的運(yùn)行費(fèi)用可由式（1）計(jì)算，計(jì)算結(jié)果詳見表5及圖3。

2.4 三種方案的經(jīng)濟(jì)性評(píng)價(jià)

1）方案一與方案二的比較分析

方案一（水源熱泵系統(tǒng)）的初投資為64.75萬元，年運(yùn)行費(fèi)用為10.63萬元；方案二（空氣源熱泵系統(tǒng)）的初投資為55.29萬元，年運(yùn)行費(fèi)用為12.22萬元。方案一比方案二初投資多投入9.46萬，年運(yùn)行費(fèi)用節(jié)省了1.59萬，投資回報(bào)期為5.95年。

2）方案一與方案三的比較分析

方案一（水源熱泵系統(tǒng)）的初投資為64.75萬元，年運(yùn)行費(fèi)用為10.63萬元；方案三（VRF系統(tǒng)）的初投資為61.35萬元，年運(yùn)行費(fèi)用為13.42萬元。方案一比方案三初投資多投入3.4萬，年運(yùn)行費(fèi)用節(jié)省了2.79萬，投資回報(bào)期為1.22年。

3 結(jié)論與展望

根據(jù)某水廠辦公綜合樓的特點(diǎn)，選取水源熱泵系統(tǒng)、空氣源熱泵系統(tǒng)及VRF系統(tǒng)這三種典型的冷熱源方案，分別計(jì)算了三種方案的初投資、全年能耗及年運(yùn)行費(fèi)用，在此基礎(chǔ)上針對(duì)三種方案進(jìn)行了投資經(jīng)濟(jì)效果評(píng)價(jià)，最后得出水源熱泵系統(tǒng)優(yōu)于其他兩種方案的結(jié)論。

[1] 公共建筑節(jié)能設(shè)計(jì)標(biāo)準(zhǔn)(GB50189-2005).北京:中國計(jì)劃出版社,2005

[2] 浙江省物價(jià)局關(guān)于調(diào)整省電網(wǎng)銷售電價(jià)有關(guān)事項(xiàng)的通知(浙價(jià)資[2011]382號(hào)).2011