地源热泵的经济性分析

摘 要：以一实际工程为例，运用热经济性分析的方法，对几种常用的空调方案建立经济模型，得出了各种不同方案的供热（冷）表达式。对初投资和运行管理费用进行分析比较，指出了地源热泵系统在热经济性方面的优越性。

关键词：地源热泵；中央空调；节能；经济分析

中图分类号：TK513 文献标识码：A 文章编号：1672-3198（2007）09-0276-02

1 地源热泵系统介绍

地源热泵在国内也被称为地热泵。地热泵空调的心脏是一个“热泵”（制冷、供热）。供暖时，它吸取地热向用户排放；制冷时，它吸取用户室内的热量向地下排放。成都市作为全国可再生能源利用的推广试点城市之一，目前已有四川省建筑科学研究院成都建筑节能中心、成都铁路医院采用了这种地源热泵技术。作为刚刚在成都兴起的地源热泵具有以下特点：

（1）运行安全稳定。地源热泵机组与外界的换热是通过大地，而大地的温度很稳定，不受外界空气的变化而影响运行效率。

（2）环境效益显著。从地源热泵的整个运行原理来看，地源热泵系统实际是真正意义的绿色环保空调，不管是冬季还是夏季的运行，都不会对建筑外大气环境造成不良影响。

（3）节约建筑面积。以土壤（水）作为冷热源，省去了锅炉房及附属煤场、储油房、冷却塔等设施，地源热泵主机的设置就非常灵活，不受考虑位置设置的限制。

（4）自动运行，适用范围广。地源热泵机组由于工况稳定，所以可以设计简单系统，机组运行简单可靠，可应用于别墅、宾馆、商场、办公楼、学校等建筑。

2 不同空调系统的经济性分析

以300m2的公共建筑（住宅）为例，估算制冷装机容量为116.3w/m2，制热装机容量为93w/m2。对该工程采用三种方案进行经济性分析。

2.1 对三种方案建立经济模型，并推出成本表达式

(1) 地源热泵机组方案的经济模型和供热（冷）成本表达式。

(2)风冷热泵机组方案的经济模型和供热（冷）成本表达式。

热经济平衡方程：供热运行，cH2QH2=ceEH2+YH2+ZH2；制冷运行，cR2

2.2 对各方案的初投资进行比较

考虑到初投资费用K包含设备投资费、设备安装调试费土建投资费和能源增容费等，而供热投资中的能源增容费和土建费用的折旧年限较其它部分投资要长，因此必须对他们进行分别计算。冷热源设备的设备投资费和设备安装调试费以KA表示，其折旧年限大致相同，以m表示；土建投资和能源增容费以KB表示，其折旧年限较长，以n表示。则系统年投资费用Z=KAi1-(1+i)-m+KBi1-(1+i)-n。在对各方案进行计算过程中，电能价格取0.5元/kwh，天然气价格为为1.5元/Nm3，方案三制冷运行时冷却水系统的补水量按冷却塔额定循环水量的2%计算，水的价格取1.00元/吨。则三种方案的初投资见表1：

2.3 对各方案的运行管理费用进行比较

在各方案中年维护管理费用用Y表示（机组维修、保养和管理人员工资福利等费用）。本文采用估算法是按设备初投资的一定比例来计取维护管理费用，即每年维护费按ε×KA计算，其中ε为计取系数，即：Y=ε×KA［5］。在计算设备投资的年折旧费用时，风冷热泵核电源热泵及水冷机组、燃气锅炉寿命均取15年，在计算土建费和能源增容费的年折旧费时使用寿命取50年，投资折现率取8%，年维护管理费用按年投资费用的3%计算。则三种方案的运行管理费用见表2。

3 结论

由表一可以看出，地源热泵空调系统投资高于其他系统，造价高；由表二可以看出，地源热泵系统每年可节约费用为3900元，和传统空调系统相比较，在1-6年时间内可收回增加的投资。传统空调系统的寿命一般可以到15年以上，按照上述比较，运行费用将节约5.85万元。由于地（水）源热泵系统工况良好、运行稳定，可大大延长主机机寿命，因此从使用寿命和运行费用来看，地源热泵系统的经济性是大大高于传统空调系统的。

参考文献

［1］吴艳.一种新型的环保节能采暖系统――地源热泵空调系统［J］.环境保护科学.2005，（3）：68-70.

［2］赵军，季新国等，地源热泵的工程应用与环保节能特性分析［J］.全国热泵和空调技术交流会论文集，2001,10，（3）：33-35.

［3］徐伟等.地源热泵工程技术指南［M］.北京:中国建筑工业出版社,2001，(11).

［4］张群力,王晋.地源和地下水源热泵的研发现状及应用过程中的问题分析［J］.流体机械 ,2003,3，（5）：50-54.

［5］李新国，赵军等.地源热泵系统及经济性分析［J］.全国热泵和空调技术交流会论文集，2001,10，（1）：1-4.

注：“本文中所涉及到的图表、注解、公式等内容请以PDF格式阅读原文。”