徐 龍 中石化泉州石化有限公司 俞增盛 上海市能效中心

目前城市常見(jiàn)的供熱空調(diào)能源為煤、電、油、氣，其中天然氣是有發(fā)展前景的城市能源。在供熱空調(diào)領(lǐng)域，以天然氣為能源，用燃?xì)鈾C(jī)驅(qū)動(dòng)壓縮機(jī)并充分利用發(fā)動(dòng)機(jī)廢熱、工業(yè)余熱以及低品位環(huán)境熱量的采暖、空調(diào)裝置為低污染的環(huán)保裝置。此外國(guó)家目前出臺(tái)了鼓勵(lì)發(fā)展燃?xì)鉄岜茫℅HP）的政策，如上海市規(guī)定：對(duì)于燃?xì)饪照{(diào)補(bǔ)貼100元/kW制冷量；北京市規(guī)定：對(duì)于燃?xì)饪照{(diào)的補(bǔ)貼為300元/kW制冷量，提供優(yōu)惠氣價(jià)，加大氣價(jià)季節(jié)差?，F(xiàn)將燃?xì)鈾C(jī)熱泵與電驅(qū)動(dòng)的空氣源熱泵機(jī)組，電驅(qū)動(dòng)的水源熱泵機(jī)組，燃?xì)怛?qū)動(dòng)的空氣源熱泵機(jī)組，溴化鋰直燃吸收式冷溫水機(jī)組以及冷水機(jī)組加鍋爐（燃油、燃?xì)猓┑男问竭M(jìn)行比較，以了解其技術(shù)經(jīng)濟(jì)性能。

1 不同供熱方式的一次能源利用率比較

以燃?xì)鈮嚎s式熱泵、燃煤鍋爐、燃?xì)忮仩t、電熱鍋爐、電動(dòng)熱泵等冷熱源設(shè)備為例，分析不同供熱方式運(yùn)行的能量利用情況。以下以供熱為例，首先以一次能源利用率PER（Primary Energy Ratio）進(jìn)行評(píng)價(jià)：

假設(shè)按標(biāo)準(zhǔn)工況進(jìn)行比較，根據(jù)編制的程序計(jì)算，燃?xì)猓礋岜玫闹茻酑OP為3.56，燃?xì)猓諝庠礋岜煤碗妱?dòng)熱泵的制熱COP為3.28。

以上涉及的不同熱源設(shè)備的PER的比較見(jiàn)表1。由表1可見(jiàn)，一次能源利用率從高到低的排列順序依次為：燃?xì)馑礋岜?、燃?xì)饪諝庠礋岜谩㈦婒?qū)動(dòng)水源熱泵、電驅(qū)動(dòng)空氣源熱泵、燃?xì)忮仩t、燃煤鍋爐和電鍋爐。

2 不同供熱方式的年單位面積初投資、運(yùn)行能耗費(fèi)用比較

考慮的冷熱源方式主要有：冷水機(jī)組＋燃?xì)忮仩t、冷水機(jī)組＋燃油鍋爐、溴化鋰直燃式冷溫水機(jī)組、電動(dòng)風(fēng)冷熱泵冷熱水機(jī)組、電動(dòng)風(fēng)冷熱泵機(jī)組、水源熱泵冷熱水機(jī)組、燃?xì)鈾C(jī)驅(qū)動(dòng)空氣源熱泵冷熱水機(jī)組、燃?xì)鈾C(jī)驅(qū)動(dòng)空氣源熱泵機(jī)組、燃?xì)鈾C(jī)驅(qū)動(dòng)水源冷熱水機(jī)組。此外，對(duì)于鍋爐的選用，主要考慮燃?xì)忮仩t和燃油鍋爐兩種。

表1 不同熱源設(shè)備的PER比較

2.1 工程概況

上海某辦公樓采用的冷熱源形式是燃?xì)饪諝庠礋岜脵C(jī)組，建筑基本情況如下：

建筑類(lèi)型：辦公室（運(yùn)行時(shí)間8：00～18：00）

建筑面積：約4 000㎡

空調(diào)面積：約3 000㎡

總設(shè)計(jì)冷負(fù)荷：450 kW

總設(shè)計(jì)熱負(fù)荷：300 kW

2.2 設(shè)計(jì)參數(shù)

上海市室外氣象參數(shù)，室內(nèi)設(shè)計(jì)參數(shù)及上海市能源價(jià)格見(jiàn)表2、表3及表4。

表2 上海市室外氣象參數(shù)

表3 室內(nèi)設(shè)計(jì)參數(shù)

表4 上海市能源價(jià)格

2.3 初投資與運(yùn)行費(fèi)用的比較

系統(tǒng)的初投資主要包括主機(jī)和輔機(jī)的設(shè)備購(gòu)置費(fèi)、設(shè)備安裝費(fèi)、電力增容費(fèi)和土建施工費(fèi)等。此處電力增容費(fèi)略去不計(jì)；設(shè)備安裝費(fèi)按設(shè)備購(gòu)置費(fèi)的25%計(jì)算；機(jī)房面積按照設(shè)計(jì)要求進(jìn)行計(jì)算，制冷機(jī)房面積約占總建筑面積的4.6%～7.5%。

（1） 各冷熱源方案的初投資費(fèi)用比較

上述各冷熱源方式的初投資費(fèi)用見(jiàn)表5。

由表5可知：第一，初投資從高到低依次為：①溴化鋰直燃式冷溫水機(jī)組、②燃?xì)鈾C(jī)直接蒸發(fā)式空氣源熱泵機(jī)組、③冷水機(jī)組＋燃?xì)忮仩t、④冷水機(jī)組＋燃油鍋爐、⑤燃?xì)鈾C(jī)空氣源熱泵冷熱水機(jī)組、⑥燃?xì)鈾C(jī)水源熱泵冷熱水機(jī)組、⑦電動(dòng)風(fēng)冷熱泵機(jī)組、⑧電動(dòng)水源熱泵冷熱水機(jī)組、⑨電動(dòng)風(fēng)冷熱泵冷熱水機(jī)組。第二，同一能量方式的機(jī)組初投資都很接近。冷水機(jī)組＋燃?xì)忮仩t、冷水機(jī)組＋燃油鍋爐初投資接近，電動(dòng)風(fēng)冷熱泵機(jī)組、電動(dòng)水源熱泵冷熱水機(jī)組、電動(dòng)風(fēng)冷熱泵冷熱水機(jī)組初投資接近，燃?xì)鈾C(jī)空氣源熱泵冷熱水機(jī)組、燃?xì)鈾C(jī)水源熱泵冷熱水機(jī)組初投資接近。第三，溴化鋰直燃式冷溫水機(jī)組、燃?xì)鈾C(jī)直接蒸發(fā)式空氣源熱泵機(jī)組的初投資較高。

（2）各冷熱源方式的年運(yùn)行費(fèi)用比較

上述各冷熱源方式的年運(yùn)行費(fèi)用見(jiàn)表6。

表6 各冷熱源方式的年運(yùn)行費(fèi)用比較

由表6可知：年運(yùn)行費(fèi)用從高到低依次為：①電動(dòng)風(fēng)冷熱泵冷熱水機(jī)組、②電動(dòng)風(fēng)冷熱泵機(jī)組、③冷水機(jī)組＋燃油鍋爐、④冷水機(jī)組＋燃?xì)忮仩t、⑤溴化鋰直燃式冷溫水機(jī)組、⑥電動(dòng)水源熱泵冷熱水機(jī)組、⑦燃?xì)鈾C(jī)空氣源熱泵冷熱水機(jī)組、⑧燃?xì)鈾C(jī)直接蒸發(fā)式空氣源熱泵機(jī)組、⑨燃?xì)鈾C(jī)水源熱泵冷熱水機(jī)組。

（3） 各冷熱源方式的綜合經(jīng)濟(jì)性比較

為了將系統(tǒng)的初投資和運(yùn)行費(fèi)用綜合起來(lái)考慮系統(tǒng)的經(jīng)濟(jì)性，通常有兩種方法：1）計(jì)算系統(tǒng)的投資回收年限，2）計(jì)算系統(tǒng)在其壽命周期內(nèi)的總費(fèi)用?？紤]到回收年限不容易確定，特別對(duì)于一些新型的機(jī)組，還沒(méi)有一個(gè)統(tǒng)一的結(jié)論，因此筆者選取了5年、10年、15年這三個(gè)年限來(lái)計(jì)算各冷熱源方式的費(fèi)用情況，從而可以對(duì)機(jī)組的短、中、長(zhǎng)期費(fèi)用情況作一分析和對(duì)比，詳見(jiàn)表7、表8。

3 結(jié)論

（1）與其他冷熱源方式比較，隨著使用年限的增加，溴化鋰吸收式冷溫水機(jī)組的總費(fèi)用在不斷地下降，考慮到目前市場(chǎng)上主流的該類(lèi)機(jī)組的使用壽命大約為15年，因此，在這類(lèi)面積和用途的建筑中，溴化鋰吸收式冷溫水機(jī)組并不十分經(jīng)濟(jì)。

（2）雖然目前冷水機(jī)組加鍋爐的形式由于其較好的穩(wěn)定性仍然是冷熱源選型時(shí)的首選，但是，我們通過(guò)比較發(fā)現(xiàn)，無(wú)論是5年，10年還是15年，此類(lèi)冷熱源方式對(duì)于這類(lèi)建筑都很不經(jīng)濟(jì)。

（3）與其他形式的冷熱源比較，電動(dòng)風(fēng)冷熱泵機(jī)組的費(fèi)用并沒(méi)有太多的改變，都處在第4、第5位。

（4）由于選用的建筑面積比較小，熱泵機(jī)組的經(jīng)濟(jì)性突出。

最后，上述分析結(jié)果還表明：燃?xì)馑礋岜美錈崴畽C(jī)組的經(jīng)濟(jì)性在整個(gè)研究設(shè)定的時(shí)間內(nèi)都處于最節(jié)能的地位，因此可以總結(jié)為：對(duì)于這類(lèi)面積和用途的建筑，燃?xì)馑礋岜美錈崴畽C(jī)組具有很好的經(jīng)濟(jì)性，非常適合在對(duì)燃?xì)庥袃?yōu)惠政策，冬季氣溫不是很低的長(zhǎng)江三角洲地區(qū)應(yīng)用。

表7 各冷熱源方式的5、10、15年總費(fèi)用 元

表8 各冷熱源方式的5、10、15年總費(fèi)用比較

[1] 盛凱夫等.燃?xì)鈾C(jī)驅(qū)動(dòng)冷熱電聯(lián)供系統(tǒng)的發(fā)展前景.煤氣與熱力，2002，22(6)：510-514

[2] 由世俊.煤氣在空調(diào)制冷中的應(yīng)用前景.煤氣與熱力，2000，(1)：32-34

[3] 任莉等.燃?xì)饪照{(diào)的現(xiàn)狀與展望.湖南暖通空調(diào)，2002，(1)

[4] 焦文玲.燃?xì)鉄岜眉夹g(shù)及其應(yīng)用.燃?xì)馀c熱力，1998，(4)

[5] 范存養(yǎng)，林忠平.燃?xì)饪照{(diào)的應(yīng)用和發(fā)展動(dòng)向.制冷技術(shù)，1996，(3)：10-22

[6] John Chapman, Paul Westby, Dave Whitman. Gas cooling-a worldwide overview. Gas Engineering & Management, March 1993

[7] 戴永慶，耿惠彬，蔡小榮.燃?xì)饪照{(diào)及其應(yīng)用.機(jī)電設(shè)備.2003，(2)：15-20

[8] 王芳等.我國(guó)水源熱泵的應(yīng)用研究現(xiàn)狀.全國(guó)暖通空調(diào)制冷2002年學(xué)術(shù)年會(huì)，2002

[9] JIS B 8627-1:2000(JRAIA/JSA)