地源熱泵的技術(shù)經(jīng)濟(jì)性評(píng)價(jià)

1、地源熱泵的技術(shù)經(jīng)濟(jì)性評(píng)價(jià)簡(jiǎn)介： 針對(duì)地源熱泵鉆井費(fèi)昂貴、初投資比一般供暖空調(diào)高的問(wèn)題，利用經(jīng)濟(jì)評(píng)價(jià)方法，以哈爾濱地區(qū)供暖面積10000m 2 為計(jì)算對(duì)象，分析比較了地源熱泵3 種驅(qū)動(dòng)源(電動(dòng)機(jī)、燃?xì)鈾C(jī)、柴油機(jī))、3 種關(guān)心熱源(電鍋爐、油鍋爐、燃?xì)忮仩t)、共計(jì) 9 種系統(tǒng)組合的經(jīng)濟(jì)參數(shù)(初投資、年經(jīng)營(yíng)本錢、年總本錢、凈現(xiàn)值， 凈現(xiàn)值率及投資回收期)，分析計(jì)算得出燃?xì)鈾C(jī)驅(qū)動(dòng)、190kw 關(guān)心燃?xì)忮仩t的地源熱泵系統(tǒng)為最正確的結(jié)論.關(guān)鍵字：地源熱泵 供暖 供冷 技術(shù)經(jīng)濟(jì)性相關(guān)站中站： 土壤源/地源熱泵技術(shù)選型地源熱泵是一種利用地下淺層地?zé)豳Y源進(jìn)展供熱、供冷的型空調(diào)器。由于其熱源溫度比較高，全年穩(wěn)定，

2、不隨外界環(huán)境溫度的變化而變化，所以不管是冬季供暖，還是夏季制冷，地源熱泵的 COP 都要比其他熱源形式的熱泵高出很多。目前地源熱泵在很多國(guó)家已經(jīng)得到普遍的應(yīng)用。我國(guó)一些城市已建立了地源熱泵示范工程，但是推廣還存在肯定的難度，投資者對(duì)地源熱泵的經(jīng)濟(jì)性如何還缺乏了解，所以對(duì)地源熱泵進(jìn)展技術(shù)經(jīng)濟(jì)分析以及各種方案的比較很有必要。本文結(jié)合經(jīng)濟(jì)評(píng)價(jià)方法，對(duì)地源熱泵的幾種投資方案進(jìn)展技術(shù)經(jīng)濟(jì)性分析。技術(shù)經(jīng)濟(jì)評(píng)價(jià)方法及參數(shù)供暖、供冷計(jì)算的主要技術(shù)參數(shù)有：供暖熱負(fù)荷、空調(diào)冷負(fù)荷；經(jīng)濟(jì)參數(shù)有： 初投資、年經(jīng)營(yíng)本錢、年總本錢、現(xiàn)金流量表及其相關(guān)參數(shù)。主要經(jīng)濟(jì)參數(shù)初投資指地源熱泵系統(tǒng)各局部投資之和：土建費(fèi)、設(shè)備購(gòu)置費(fèi)

3、、安裝費(fèi)及其他費(fèi)用(包括設(shè)計(jì)費(fèi)、監(jiān)理費(fèi)和不行預(yù)見費(fèi)).年總本錢指系統(tǒng)各局部的運(yùn)行費(fèi)，如水費(fèi)、電費(fèi)、燃料費(fèi)；排污費(fèi)；治理人員工資、治理費(fèi)；設(shè)備折舊費(fèi)和設(shè)備修理、大修費(fèi)等。年經(jīng)營(yíng)本錢指年總本錢中扣除設(shè)備折舊費(fèi)。現(xiàn)金流量表承受現(xiàn)金流量表法計(jì)算投資工程的有關(guān)經(jīng)濟(jì)性參數(shù)，如財(cái)務(wù)內(nèi)部收益率，財(cái)務(wù)凈現(xiàn)值，凈現(xiàn)值率及投資回收期等。凈現(xiàn)值指標(biāo)：指投資工程按基準(zhǔn)收益將各年的凈現(xiàn)金流流量折現(xiàn)到起點(diǎn)的現(xiàn)值代數(shù)和，計(jì)算公式為：式中：X NPV 為凈現(xiàn)值；A CI 為現(xiàn)金流入，指供暖或空調(diào)的銷售收入，回收固定資產(chǎn)殘值和回收流淌資金；A CO 為現(xiàn)金流出，包括固定資產(chǎn)投資、流淌資金、經(jīng)營(yíng)本錢和銷售稅金人；i c 基準(zhǔn)收益率

4、，本文中取 i c 8；n 為工程的活動(dòng)期，記建設(shè)期加效勞壽命。凈現(xiàn)值率：是指工程方案的凈現(xiàn)值與總投資現(xiàn)值之比，即單位投資現(xiàn)值所能帶來(lái)的凈現(xiàn)值。其計(jì)算公式為：式中：X NPVR 為工程方案的凈現(xiàn)值率；I p 為工程的方案的總投資現(xiàn)值；I t 為第 t 年的投資。依據(jù)上述定義，只有當(dāng)凈現(xiàn)值和凈現(xiàn)值率都大于零時(shí)，工程才是可行的。在多方案選擇時(shí)，在資金充分的條件下，財(cái)務(wù)凈現(xiàn)值大的方案為先。但由于各種經(jīng)濟(jì)條件不同，加上財(cái)務(wù)凈現(xiàn)值大小只能說(shuō)明盈利總額，沒(méi)有反映出投資規(guī)模對(duì)資金利用率的影響。單純用財(cái)務(wù)凈現(xiàn)值最大的準(zhǔn)則進(jìn)展方案選擇時(shí)，往往會(huì)導(dǎo)致評(píng)價(jià)人趨向于選擇投資大、盈利多的方案，而無(wú)視盈利少、投資少、但投

5、資效益更好的方案，所以財(cái)務(wù)凈現(xiàn)值法一般要同凈現(xiàn)值率法聯(lián)合使用，以便說(shuō)明方案的凈現(xiàn)值是在什么投資水平上取得的。在資金短缺的條件下，一般應(yīng)側(cè)重考慮凈現(xiàn)值率這項(xiàng)指標(biāo)。投資回收期(包括靜態(tài)和動(dòng)態(tài))：是以工程的凈收益抵償工程全部投資所需要的時(shí)間。靜態(tài)是不考慮資金的時(shí)間價(jià)值，而動(dòng)態(tài)是考慮資金的時(shí)間價(jià)值。設(shè) P I 為靜態(tài)投資回收期，計(jì)算公式為設(shè) P I ” 為動(dòng)態(tài)投資回收期，計(jì)算公式為計(jì)算給定參數(shù)氣象參數(shù)室內(nèi)采暖設(shè)計(jì)溫度為 20 ，室內(nèi)供冷設(shè)計(jì)溫度為 27 ，采暖、供冷室外計(jì)算溫度參照哈爾濱地區(qū) 2022 年實(shí)際日平均溫度值，年采暖天數(shù)為 180d，年供冷天數(shù) 60d，日供暖 18h 計(jì)算，然后進(jìn)展比較分

6、析；日供冷小時(shí)數(shù)以實(shí)際需要供冷小時(shí)數(shù)計(jì)算。計(jì)算對(duì)象選取住宅樓為計(jì)算對(duì)象，供暖最大熱負(fù)荷取 70Wm 2 ，供暖面積 10,000m 2 ；空調(diào)最大冷負(fù)荷取 70Wm 2 L5J，空調(diào)面積按系統(tǒng)實(shí)際所能供冷的面積計(jì)算。地源熱泵系統(tǒng)地源熱泵一機(jī)兩用，既供暖又供冷。共三種驅(qū)動(dòng)源分別為：電動(dòng)機(jī)、柴油機(jī)、燃?xì)鈾C(jī)；關(guān)心熱源分別為：電鍋爐、油鍋爐、燃?xì)忮仩t。當(dāng)驅(qū)動(dòng)源承受柴油機(jī)或燃?xì)鈾C(jī)時(shí)，對(duì)柴油機(jī)或燃?xì)鈾C(jī)的廢熱進(jìn)展回收。地源熱泵供暖制熱系數(shù)取 3.1， 供冷制冷系數(shù)取 4.0，單體空調(diào)制冷系數(shù)取 2.9；電鍋爐的熱效率取 1.0，油鍋爐和燃?xì)忮仩t的熱效率取 0.85；柴油機(jī)和燃?xì)鈾C(jī)的廢熱回收率取 0.60。地

7、源熱泵地下埋管承受垂直套管，孔深 100m，埋管承受高密度聚乙烯(HDPE)管，單位長(zhǎng)度鉆孔的換熱量取 35Wm 2 。地源熱泵的使用壽命為 15a，系統(tǒng)供暖總?cè)萘繛?00kW。能耗指標(biāo)電價(jià) 0.4 元/(kw.h)，柴油價(jià)格為每公斤 3.0 元，柴油熱值為 41868kJkg，目前哈爾濱地區(qū)還沒(méi)有自然氣進(jìn)戶，自然氣價(jià)格以全國(guó)大部份城市管道自然氣平均供給價(jià)格 1.6 元/m 3 計(jì)算，自然氣熱值為 36533kJm 3 。收費(fèi)標(biāo)準(zhǔn)供暖收費(fèi)標(biāo)準(zhǔn)以哈爾濱地區(qū)目前供暖收費(fèi)標(biāo)準(zhǔn)每年每平方米 31 元為標(biāo)準(zhǔn)， 目前國(guó)內(nèi)供冷沒(méi)有收費(fèi)標(biāo)準(zhǔn)，本文以單體空調(diào)年運(yùn)行本錢每年每平方米 23.6 元(包括電費(fèi)、單體空

8、調(diào)折舊費(fèi)、修理費(fèi)，單體空調(diào)的使用壽命以 10a 計(jì)算)為供冷收費(fèi)標(biāo)準(zhǔn)來(lái)進(jìn)展經(jīng)濟(jì)參數(shù)的計(jì)算和分析。計(jì)算內(nèi)容1初投資、年總本錢、年經(jīng)營(yíng)本錢；現(xiàn)金流量表，即現(xiàn)金流量表中相關(guān)的經(jīng)濟(jì)指標(biāo)如財(cái)務(wù)凈現(xiàn)值、凈現(xiàn)值率及靜態(tài)投資回收期。計(jì)算結(jié)果與分析經(jīng)濟(jì)參數(shù)分析比較初投資的比較初投資計(jì)算中包括了從冷熱源、管網(wǎng)到室內(nèi)終端的全部投資項(xiàng)，見圖1，其中單位鉆孔費(fèi)用為 100 元/m，套管管材費(fèi)用50 元/m，其他費(fèi)用參考文獻(xiàn)7，10， ll，12。地源熱泵和承受其他熱源形式的熱泵相比，其初投資要高出很多，主要由于地源熱泵的鉆孔費(fèi)和地下埋管材料費(fèi)很高，占總投資的一半以上。在一樣條件下，電動(dòng)熱泵的初投資最高，其次是燃?xì)鉄岜茫?/p>

9、最低的是柴油機(jī)熱泵，主要是由于燃?xì)鉄岜煤筒裼蜋C(jī)熱泵對(duì)燃?xì)鈾C(jī)和柴油機(jī)的排煙和冷卻水的廢熱進(jìn)展回收， 從而降低了熱泵的供暖設(shè)計(jì)容量，使得地下埋管的設(shè)計(jì)容量削減，降低了初投資， 同時(shí)電動(dòng)熱泵和燃?xì)鉄岜梅謩e有額外的電力擴(kuò)容費(fèi)和自然氣安裝費(fèi)；在其他條件一樣的狀況下，系統(tǒng)承受燃?xì)忮仩t作為關(guān)心鍋爐的初投資最高，電鍋爐次之，油鍋爐最低；在驅(qū)動(dòng)源和關(guān)心鍋爐一樣的狀況下，系統(tǒng)的初投資隨著關(guān)心熱源容量的增加而降低。圖 1 初投資年經(jīng)營(yíng)本錢的比較圖 2 所示地源熱泵系統(tǒng)的年經(jīng)營(yíng)本錢。在一樣條件下，燃?xì)鉄岜玫钠骄杲?jīng)營(yíng)本錢比電動(dòng)熱泵低 18.3，柴油機(jī)熱泵的平均年經(jīng)營(yíng)本錢比電動(dòng)熱泵高19.1；在其他條件一樣的狀況下，系

10、統(tǒng)關(guān)心鍋爐承受電鍋爐的年經(jīng)營(yíng)本錢最高， 油鍋爐次之，燃?xì)忮仩t最低；當(dāng)關(guān)心熱源容量從 0 增加到 300kW，只有柴油機(jī)熱泵和電動(dòng)熱泵加燃?xì)忮仩t的年經(jīng)營(yíng)本錢是隨著關(guān)心熱源容量的增加而遞減的， 其他組合的年經(jīng)營(yíng)本錢隨著關(guān)心熱源容量的增加都是略降低后漸漸遞增.年總本錢的比較圖 3 所示地源熱泵系統(tǒng)的年總本錢。年總本錢是在年經(jīng)營(yíng)本錢的根底上加上系統(tǒng)設(shè)備折舊費(fèi)，所以年總本錢是由年經(jīng)營(yíng)本錢和初投資打算的。雖然柴油機(jī)熱泵的平均年經(jīng)營(yíng)本錢要比電動(dòng)熱泵高 18.3，但是由于柴油機(jī)熱泵的初投資比電動(dòng)熱泵低很多，柴油機(jī)熱泵的年總本錢只比電動(dòng)熱泵高 2；燃?xì)鉄岜玫哪昕偙惧X比電動(dòng)熱泵低 18.8。在其他條件一樣的狀況下

11、，關(guān)心鍋爐承受電鍋爐的年總本錢最高，油鍋爐次之，燃?xì)忮仩t最低。關(guān)心熱源容量/kW 圖 2 年經(jīng)營(yíng)本錢關(guān)心熱源容量/kW 圖 3 年總本錢凈現(xiàn)值和凈現(xiàn)值率的比較圖 4 和圖 5 分別所示地源熱泵系統(tǒng)的凈現(xiàn)值和凈現(xiàn)值率.從圖中可以知道， 這 9 種組合的凈現(xiàn)值和凈現(xiàn)值率都小于零。燃?xì)鉄岜玫膬衄F(xiàn)值和凈現(xiàn)值率都比電動(dòng)熱泵和柴油機(jī)熱泵大，其中燃?xì)鉄岜眉?190kW 關(guān)心燃?xì)忮仩t的系統(tǒng)凈現(xiàn)值最大，所以它的經(jīng)濟(jì)性最正確。但是目前哈爾濱地區(qū)包括國(guó)內(nèi)很多地方都沒(méi)有管道自然氣供給，這種狀況下，電動(dòng)熱泵加 180kW 關(guān)心油鍋爐系統(tǒng)為第 2 個(gè)選擇方案。關(guān)心熱源容量/kW 圖 4 凈現(xiàn)值關(guān)心熱源容量/kW 圖 5

12、凈現(xiàn)值率靜態(tài)投資回收期的比較圖 6 所示為靜態(tài)投資回收期，其中柴油機(jī)熱泵的回收期大于 15a，未在圖中表示。燃?xì)鉄岜眉?190kW 關(guān)心燃?xì)忮仩t系統(tǒng)的靜態(tài)投資回收期為 8.97a；電動(dòng)熱泵加 180kW 的關(guān)心油鍋爐的投資回收期為 11.0a。對(duì)于這兩種系統(tǒng)組合方案，由于凈現(xiàn)值和凈現(xiàn)值率都小于零，在目前的收費(fèi)標(biāo)準(zhǔn)下，從經(jīng)濟(jì)上考慮是不行行的。但是凈現(xiàn)值小于零并非代表虧損，它們的靜態(tài)投資回收期均小于 15a(地源熱泵的使用壽命)，說(shuō)明只是達(dá)不到 8的收益率，并非虧損。圖 7 所示這兩種系統(tǒng)組合方案的凈現(xiàn)值與靜態(tài)投資回收期，在供冷收費(fèi)保持不變的狀況下，在不同供暖收費(fèi)下的變化曲線。從圖中可以看出，對(duì)于燃?xì)鉄岜眉?190kW 關(guān)心燃?xì)忮仩t的系統(tǒng)，只要供暖收費(fèi)增加到每年每平方米 32.14 元， 凈現(xiàn)值就大于零，即到達(dá) 8的收益率，此時(shí)的靜態(tài)投資回收期為 8.56a3 對(duì)于電動(dòng)熱泵加 180kW 關(guān)心油鍋爐的系統(tǒng)，只要供暖收費(fèi)增加到每年每平方米 37.61元，凈現(xiàn)值就大于零，靜態(tài)投資回收期縮短到 8.56a。關(guān)心熱源容量/kW 圖 6 靜態(tài)投資回收期關(guān)心熱源容量/kW圖 7 凈現(xiàn)值 P I 與供暖收費(fèi)值的變化關(guān)系結(jié)論1燃?xì)鉄岜眉?190kW 關(guān)心燃?xì)忮仩t的地源熱泵系統(tǒng)為最正確方案。在