【摘要】：本文分析現(xiàn)有熱泵系統(tǒng)存在的一些問題，并提出了集成化空氣源熱泵系統(tǒng)的概念。介紹了集成化空氣源熱泵系統(tǒng)和合同能源管理的優(yōu)勢。將其應(yīng)用于BOT運行模式，通過案例分析對其經(jīng)濟可行性進行論證。

【關(guān)鍵詞】集成化；熱泵；合同能源管理；優(yōu)勢；經(jīng)濟可行性

1 前言

現(xiàn)有熱泵相關(guān)技術(shù)已經(jīng)很成熟，也經(jīng)過無數(shù)工程實踐的檢驗和學者的不斷優(yōu)化。但隨著社會的不斷進步，經(jīng)濟的不斷發(fā)展，建筑形式和生活方式等因素的不斷改，仍有一些問題需要亟待解決。比如：第一，用戶需要承擔巨額的資金來購買及維護設(shè)備。第二，安裝施工周期長，且不便于更換維修。第三，室內(nèi)環(huán)境是否能夠達到預(yù)期的設(shè)計要求存在一定的隱患，若出現(xiàn)問題，甲方與設(shè)計方和施工方很難迅速作出解決方案。第四，普通中央空調(diào)由于機組，設(shè)計和維護的原因會對能源造成極大的浪費，在建筑能耗里，用于暖通空調(diào)的能耗又占建筑能耗的30-50%，還會對環(huán)境造成很大的破壞，暖通空調(diào)系統(tǒng)所使用的能源基本上是高品位的不可再生能源，其中電能占了絕對比例。對這些能源的大量使用，使得地球資源日益匱乏，同時也帶來嚴重的環(huán)境問題，如在我國的一些地區(qū)酸雨、飄塵、霧霾天氣問題呈日益嚴重之勢，對生態(tài)環(huán)境和可持續(xù)發(fā)展帶來了很大影響。

2 新型集成化空氣源熱泵系統(tǒng)

基于普通供冷系統(tǒng)的上述缺陷，我們提出了一種新型模塊化全變頻供冷站。我們提出的這種集成化空氣源熱泵系統(tǒng)（下文中采用新型冷站描述）組成的新型冷凍站具有良好的節(jié)能性、環(huán)保性，先進的自動控制系統(tǒng)，以及高度的集成化。

2.1新型系統(tǒng)的介紹

該供冷系統(tǒng)是一種模塊化的冷站，便于運輸安裝。全變頻冷凍站是個新的概念當采用哈特曼控制算法和植入這種控制算法的專業(yè)控制軟件對全變頻冷凍站進行控制后，整個冷凍站的能耗可比傳統(tǒng)定速冷凍站降低 40%-60%以上并且運行穩(wěn)定[2]。目前很多冷凍站都是人工或半人工操作，為了改變這種狀況，專業(yè)制造商已經(jīng)提供一個含有簡單操作、明嘹觀察、自動報警、在線幫助等功能的控制箱產(chǎn)品給使用者，幫助他們動態(tài)監(jiān)控冷凍站的單位能耗及其它運行情況。

2.2 新型系統(tǒng)的組成

2.2.1新型系統(tǒng)的硬件設(shè)備

新型系統(tǒng)的主要部件由表2.1 新型集成冷站配置一覽表所示，冷站結(jié)構(gòu)如圖2.1冷站結(jié)構(gòu)模擬圖、圖2.2 冷站運輸模擬圖所示：

2.2.2 新型系統(tǒng)的軟件設(shè)備

新型冷站采用Arctic Energy Loop 控制策略。Arctic Energy Loop 控制策略的目標是控制冷站系統(tǒng)COP。通過整合冷凝塔變頻風機， 變頻冷卻水泵，冷凍水泵，磁懸浮壓縮機，空調(diào)箱風機的特性曲線，運用高速PAC控制器，讓集成冷站運行長期保持在最高能效比，其平均節(jié)電高達50%。

2.3新型系統(tǒng)的優(yōu)勢

（1）運行成本低，節(jié)省空間：所占機房所占物理空間為市場上所有成套系統(tǒng)中最小，所需要的基礎(chǔ)設(shè)施空間減少了40%以上.在現(xiàn)有建筑物的總運營成本支出上節(jié)省10%-20%。（2）節(jié)能高效：冷凍機房運行效率高，單位冷噸耗電<0.5Kw或7.3的COP基于年度運行，較傳統(tǒng)冷凍機房節(jié)約50%以上，可通過互聯(lián)網(wǎng)實施遠程監(jiān)視和控制；壓縮機無潤滑油運行（節(jié)省維護時間及潤滑劑成本）；低于73dB超靜音運行的壓縮機（磁浮軸承）和立式水泵；低振動的立式水泵和磁懸浮壓縮機；壓縮機、水泵和管路連接采用易維護設(shè)計；通過Energy Loop人機界面可以獲取系統(tǒng)運行及調(diào)試系統(tǒng)參數(shù)。（3）維護成本低：采用集成式控制策略，超高效集成冷凍站使裝置設(shè)備的運行轉(zhuǎn)速更低，減少了磨損。這導致故障時間減少，使維護成本降低了50%。所有部件易于檢修也減少了故障時間，降低了維修成本。采用閉式冷卻塔，大大減少了對水的消耗和冷卻塔的清洗、維護工作。（4）責任一體化： 設(shè)計施工安裝于一體，避免了三方之間存在的步調(diào)不一致的麻煩。

3 冷站的新型運行模式--合同能源管理

3.1合同能源管理簡介

合同能源管理（又稱EPC）是指專業(yè)的節(jié)能服務(wù)公司與用能單位簽訂能源管理合同，為用能單位提供節(jié)能診斷、融資、設(shè)計、改造、購買、安裝設(shè)備、調(diào)試等服務(wù)，并通過與節(jié)能單位分享節(jié)能效益方式回收投資資金和獲得相應(yīng)的合理利潤，從而大大節(jié)省了用能單位節(jié)能改造的資金和降低用能單位的技術(shù)風險，充分調(diào)動用能單位節(jié)能改造的積極性。合同能源管理是一種新型的市場化節(jié)能機制。合同能源管理的內(nèi)涵所示就是以降低的能源消耗費用來支付節(jié)能項目全部成本的節(jié)能方式。發(fā)達國家的實踐證明，合同能源管理是行之有效的并應(yīng)推而廣之的節(jié)能措施。[3]

3.2合同能源管理的運行模式

BOT運行模式：建設(shè)—經(jīng)營—轉(zhuǎn)讓，是客戶通過契約授予公司以一定期限的特許專營權(quán)，由公司融資建設(shè)和經(jīng)營所建的供冷站，并準許公司通過向用戶收取費用或出售產(chǎn)品以清償貸款，回收投資并賺取利潤；特許權(quán)期限屆滿時，該基礎(chǔ)設(shè)施無償移交給客戶。

3.3合同能源管理下高效集成冷凍站的優(yōu)勢

①用戶初投資為零：用戶無需對冷凍站進行任何初投資，這彌補了高效集成冷站初投資高的不足；②用戶無需投入管理費用：冷凍站的運行維護費用由合同能源管理方負擔，用戶免去管理費用和維護費用。③用戶無需承擔不必要的麻煩：節(jié)能服務(wù)公司不僅向客戶提供集成化的節(jié)能服務(wù)，而且給予總體的節(jié)能解決方案。可以為客戶提供節(jié)能項目所需的資金。能夠向客戶提供成熟、先進的節(jié)能設(shè)備和技術(shù)?？梢酝ㄟ^各種方式保證項目的工程質(zhì)量。防止設(shè)計方和施工方之間扯皮。 ④節(jié)能效果明顯，節(jié)能收益樂觀：由于該冷凍站具有行效率高（單位冷噸耗電<0.5Kw或7.3的COP基于年度運行）較傳統(tǒng)冷凍機房節(jié)約50%以上。因此節(jié)能效果明顯，節(jié)能收益樂觀。而這部分節(jié)能收益是有管理方和用戶方共享的[4]。

四 總結(jié)

傳統(tǒng)熱泵系統(tǒng)經(jīng)過集成化后具有了更多的優(yōu)勢，更符合當代建筑群、用戶群體、運行模式等因素。通過與現(xiàn)有最節(jié)約資金的冰蓄冷系統(tǒng)做經(jīng)濟對比，得出新型集成化空氣源熱泵系統(tǒng)（新型冷凍站）具有良好的經(jīng)濟可行性。將合同能源管理與新型全變頻集成化冷站結(jié)合，前景是廣闊的，為社會和企業(yè)創(chuàng)造的效益是可觀的[6]。

【參考文獻】

[1] 方立英. 暖通節(jié)能技術(shù)分析[J].中國住宅設(shè)施，2011（03）： 37-38.

[2] 姜衛(wèi)東 全變頻冷凍站及其控制策略Hartman Loop介紹[J].技術(shù)平臺 2008（90）：45-47.

[3] 孫曉梅 建筑節(jié)能領(lǐng)域的合同能源管理研究[D].財經(jīng)大學，2012：1-55.

[4] 何志龍 暖通空調(diào)節(jié)能分析[J].能源與環(huán)境， 2010年02期.

[5] Hartman，T..Designing efficient systems with the equal marginal performance principle.ASHRAE Journal.2005，47：64-70

[6] Green Building Becoming Mainsteam[J]. Energy Policy，1998（16）：297-301

作者簡介：祁海賢（1983年1月10日），男，土族，青海黃河上游水電開發(fā)有限責任公司工程建設(shè)分公司，工程師，研究方向：主要從事建筑節(jié)能相關(guān)工作