摘 要：利用公共建筑熱環(huán)境系統(tǒng)模擬計算軟件DeST-c，通過專業(yè)技術(shù)經(jīng)濟分析方法，通過對采用溶液調(diào)濕溫濕度獨立控制空調(diào)系統(tǒng)與對應(yīng)常規(guī)空調(diào)系統(tǒng)對比，計算了壽命周期成本，分析了溫濕度獨立控制空調(diào)系統(tǒng)的經(jīng)濟性。

關(guān)鍵詞： 溫濕度獨立;控制空調(diào)系統(tǒng);壽命周期成本;經(jīng)濟性分析

0 ?引言

目前，我國建筑能耗約占社會總能耗的27.5%～30%，在公共建筑中空調(diào)采暖能耗約占50%～60%;冷熱源運行能耗約占空調(diào)系統(tǒng)運行能耗的50%～70%，是空調(diào)系統(tǒng)運行能耗的主要組成部分。可見，空調(diào)系統(tǒng)的冷熱源優(yōu)化選擇對降低空調(diào)系統(tǒng)的運行能耗，實現(xiàn)經(jīng)濟運行具有重要意義。

不同的空調(diào)系統(tǒng)冷熱源設(shè)計方案初投資和運行費用差異性很大，僅僅考慮初投資或運行費用很難達到優(yōu)選冷熱源方案的目的。全壽命周期費用法可以綜合考慮冷熱源方案的初投資和運行費用，更具有全面性和綜合性。

全壽命周期費用法（Life Cycle Cost Analysis，簡稱LCCA）用于空調(diào)系統(tǒng)冷熱源方案的優(yōu)選，能夠全面的評價冷熱源的經(jīng)濟特性，即對冷熱源從安裝、運行至拆除的整個過程（生命周期內(nèi)）進行全面性的整體評估，從而全面綜合地分析空調(diào)系統(tǒng)冷熱源的經(jīng)濟性。

1 ?溫濕度獨立控制空調(diào)系統(tǒng)

常規(guī)的空調(diào)系統(tǒng)夏季普遍采用熱濕耦合的控制方法，對空氣進行降溫與除濕處理，同時去除建筑物內(nèi)的顯熱負荷和潛熱負荷。

溫濕度獨立控制空調(diào)系統(tǒng)可以在同一個空調(diào)系統(tǒng)中，設(shè)置兩種具有不同蒸發(fā)溫度的冷源，而且是各盡其用。“溫濕分控”，就是采用兩個各自獨立的末端設(shè)備系統(tǒng)分別承擔溫度、濕度的控制。其中，獨立的新風(fēng)系統(tǒng)用于承擔室內(nèi)余濕，負責室內(nèi)濕度控制;排除室內(nèi)余熱、控制室內(nèi)溫度的任務(wù)，則主要由末端空氣循環(huán)處理系統(tǒng)承擔。其優(yōu)點是：在不需要再熱的情況下能夠滿足房間全年溫濕度控制參數(shù)的需求，尤其對于我國一些過渡季節(jié)潮濕的地區(qū)來說更具有明顯的優(yōu)勢。同時，由于熱、濕分開處理，從理論上說可使得設(shè)備與系統(tǒng)的能效比常規(guī)系統(tǒng)有所提高，因而具有節(jié)能減排的重要意義。

本文以武漢某綜合辦公樓為例，采用熱泵式溶液調(diào)濕的溫濕度獨立控制空調(diào)系統(tǒng)，新風(fēng)全熱負荷、室內(nèi)濕負荷由熱泵式溶液調(diào)濕新風(fēng)機組承擔，室內(nèi)顯熱負荷由干工況風(fēng)機盤管承擔;通過DeST-c軟件分析溫濕度獨立控制空調(diào)系統(tǒng)的能耗情況;并與風(fēng)機盤管加新風(fēng)的常規(guī)空調(diào)系統(tǒng)作對比，進行經(jīng)濟性比較分析。

2 ?模型建立與負荷計算

2.1 ?建筑模型建立

本文在DeST-c中建立的建筑模型為武漢某綜合辦公樓，該建筑共五層，總建筑面積20000m2，空調(diào)面積共15600m2。建筑模型平面圖如圖1所示。

2.2 ?負荷計算

不同地理位置的建筑的圍護結(jié)構(gòu)熱工性能參數(shù)均按GB 50189—2015《公共建筑節(jié)能設(shè)計標準》的規(guī)定取值，并根據(jù)取值在DeST-c模擬軟件中選取相關(guān)建筑構(gòu)件。屋面?zhèn)鳠嵯禂?shù)取0.595W/（㎡？K），外墻傳熱系數(shù)取0.706 W/（㎡？K），外窗傳熱系數(shù)取2.8W/（㎡？K），外窗遮陽系數(shù)SC取0.3。

根據(jù)該建筑的特點，各空調(diào)房間的夏季室內(nèi)設(shè)計溫度為26℃，相對濕度為60%。新風(fēng)量指標：高檔辦公室取35 m3/h人，會議室取30 m3/h人，其余取20 m3/h人。

該辦公樓建筑的內(nèi)部負荷有人員、照明和設(shè)備負荷，空調(diào)房間的人員密度、照明功率和設(shè)備功率參照《公共建筑節(jié)能設(shè)計標準》選取。非空調(diào)區(qū)與空調(diào)房間的鄰室溫升取2℃，人員的活動強度取極輕勞動。

其他參數(shù)按照DeST-c軟件默認值選用。通過軟件計算得各類負荷統(tǒng)計如表1所示。

3 ?空調(diào)系統(tǒng)設(shè)備選型

3.1 ?風(fēng)機盤管加新風(fēng)系統(tǒng)設(shè)備選型

整個建筑統(tǒng)一設(shè)定為風(fēng)機盤管加新風(fēng)系統(tǒng)。空調(diào)末端供回水為常規(guī)的7/12℃冷凍水。

由表1所示建筑負荷選擇各設(shè)備，參數(shù)如表2所示。

3.2 ?溫濕度獨立控制系統(tǒng)設(shè)備選型

該工程各空調(diào)區(qū)域均采取干式風(fēng)機盤管和溶液調(diào)濕新風(fēng)機組。

由表1所示建筑負荷選擇各設(shè)備，參數(shù)如表3所示。

4 ?經(jīng)濟性分析

4.1 ?初投資分析

該工程中2種冷源方案采用同一個機房，所以機房土建費不參與初投資比較，同時也不對不同方案的增容費和材料費進行比較。設(shè)備費根據(jù)廠家報價，安裝調(diào)試費按設(shè)備購置費的15%計算。

兩種空調(diào)系統(tǒng)的初投資費用如下：

（1）常規(guī)空調(diào)系統(tǒng)：設(shè)備費480萬元，安裝調(diào)試費72萬元，初投資總和552萬元。

（2）溫濕度獨立控制空調(diào)系統(tǒng)：設(shè)備費533萬元，安裝調(diào)試費80萬元，初投資總和613萬元。

4.2 ?運行費用分析

為使問題簡化，假定兩種系統(tǒng)的水泵和風(fēng)機等輸配設(shè)備全年運行能耗基本相等，在比較中可以忽略不計，只對兩種空調(diào)系統(tǒng)的冷熱源設(shè)備運行能耗進行比較。民用建筑空調(diào)系統(tǒng)滿負荷運行時間較短，多數(shù)時間處于部分負荷狀態(tài)，所以本文采用負荷頻率表法計算全年能耗。

根據(jù)《中國建筑熱環(huán)境分析專用氣象數(shù)據(jù)集》中提供的武漢典型氣象年逐時參數(shù)，以2℃溫差作為一個溫差頻段確定武漢的BIN氣象參數(shù)?？照{(diào)系統(tǒng)運行時間為08：00-18：00，夏季運行120d，冬季運行90d。

在能耗分析中作如下設(shè)定：溫濕度獨立控制系統(tǒng)及風(fēng)機盤管加新風(fēng)系統(tǒng)均采用部分負荷調(diào)節(jié)，部分負荷率分別為100%，75%，50%，25%。兩者之間時采用插值法計算機組的性能系數(shù)。

根據(jù)國家發(fā)改委價格監(jiān)測中心和各地供電局的價格統(tǒng)計可得各城市的公共事業(yè)費率，商業(yè)用電取0.945元/kWh，天然氣取2.3元/Nm3?？照{(diào)系統(tǒng)的維修費按設(shè)備費的3%計算。人工費相差無幾，在此暫不計算。

可計算得溫濕度獨立控制系統(tǒng)和風(fēng)機盤管加新風(fēng)系統(tǒng)年運行費用，如表4所示。

4.3 ?年費用和壽命周期成本分析

年費用可由下式計算：

式中 ?C——空調(diào)系統(tǒng)年運行費用，萬元;

K——初投資費用，萬元;

i——社會折現(xiàn)率，本文取6%;

n——空調(diào)系統(tǒng)設(shè)備壽命周期（年），本文兩空調(diào)系統(tǒng)均取20年。

當采用固定的折現(xiàn)率時，空調(diào)系統(tǒng)的壽命周期成本可由下式計算：

由以上兩式，結(jié)合運行費用和初投資費用可計算得武漢溫濕度獨立控制空調(diào)系統(tǒng)和風(fēng)機盤管加新風(fēng)系統(tǒng)的年費用和壽命周期成本，如表4所示。

4.4 ?投資回收期分析

投資回收期是指用方案的凈收益補償初始投資所需要的時間。在多個備選方案中投資回收期最短者為最佳方案，考慮資金的時間價值，采用動態(tài)投資回收期模型進行計算：

式中 ?△P——不同方案初投資的差值;

△A——不同方案年運行費用的差值;

I——年利率，取0.0594;

N——投資回收期。

可計算出溫濕度獨立控制空調(diào)系統(tǒng)相對于風(fēng)機盤管加新風(fēng)系統(tǒng)的投資回收期，如表4所示。

4.5 ?經(jīng)濟性分析

溫濕度獨立控制系統(tǒng)對比常規(guī)空調(diào)系統(tǒng)分析如下：

（1）初投資略高于常規(guī)空調(diào)系統(tǒng)，多61萬元。

（2）年運行費用少20萬元，節(jié)約率21.7%，說明溫濕度獨立控制系統(tǒng)更為節(jié)能。

（3）年均費用少15萬元，整個壽命周期成本少168萬元，成本節(jié)約可觀。

（4）溫濕度獨立控制系統(tǒng)運行3.46年即可回收初投資增量。

5 ?結(jié)論

（1）常規(guī)空調(diào)工程初投資較低，但系統(tǒng)運行功率大、效率低，運行耗能費用較大，系統(tǒng)年運行費用較高，所以不能以初投資大小決定工程方案，較小的初投資或許導(dǎo)致較高的運行維持費用，導(dǎo)致整個工程壽命周期運行不經(jīng)濟。

（2）相比風(fēng)機盤管加新風(fēng)的常規(guī)系統(tǒng)而言，溫濕度獨立控制系統(tǒng)更為經(jīng)濟，壽命周期成本節(jié)約率為10.5%，投資回收期為3.46年。

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作者簡介：

唐國棟，男，1992年8月，湖北荊門，助理工程師，碩士研究生，中冶集團武漢勘察研究院有限公司，空調(diào)節(jié)能，430080