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夏熱冬冷地區住宅建筑空調方式的經濟評價

09-03 12:40:30  瀏覽次數:748次  欄目:暖通空調
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  1、引言

  住宅是人類安居樂業的基礎。當前,住宅建設已成為居民消費熱點和國家的經濟增長點,這就給住宅建設賦予了新的歷史使命。同時隨著住房制度的改革,住宅由福利型分配向商品型出售轉變,住宅需求者對其提出了更高的要求,住宅空調設施也逐漸成為住戶在選擇樓座時考慮的重要因素之一。對于我們暖通專業人員而言,在選擇住宅建筑空調方式時,不僅要滿足房間的舒適度要求,同時要考慮各種空調方式的初投資和年運行費用,在初投資和年運行費用之間找到最佳平衡點才能做出合理的選擇。

  目前住宅建筑中常見的且技術成熟的空調方式有:

  空調方式一 家用空調器(熱泵型、不變頻)――――――― 以房間為單位

  空調方式二 變頻變冷媒流量直接蒸發式系統――――――― 以戶為單位

  空調方式三 風機盤管+小型風冷冷熱水機組――――――― 以戶為單位

  空調方式四 風機盤管+風冷冷熱水機組――――――――― 以小區為單位

  空調方式五 風機盤管+電制冷冷水機組+燃油(氣)鍋爐― 以小區為單位

  空調方式六 風機盤管+直燃型溴化鋰吸收式冷熱水機組―― 以小區為單位

  本文中空調方式一~三稱為分散式空調系統,空調方式四~六稱為DHC系統。下面對上述六種空調方式的作出經濟計算和評價。

  2、經濟可比性原則

  對不同的空調方式進行經濟分析評價,屬于技術經濟學的范疇,因此必須遵循技術經濟學的可比性原則。

  技術經濟學是一門對未來將要實施的技術方案事先進行計算、分析、比較、評價和優選的科學,具有明顯的預測性。技術經濟學的重要特點就是比較性,主要是比較技術方案的社會有用效果與社會勞動消耗,即比較所得與所費。要進行比較,就必須具備相比較的條件,即技術方案之間具有可比性,要符合可比性原理。技術經濟可比性原理主要包括四個方面,即滿足需要的可比性、消耗費用的可比性、價格的可比性及時間的可比性。

  2.1 滿足需要的可比性

  滿足需要的可比性,是指相比較的技術方案所提供的功能(適用價值)都能滿足同等的需要,即功能等同化或等效化。對空調系統各個方案進行經濟分析時,就要求每種空調方式達到的空調效果相同。本文中,滿足需求的可比性體現在:

 、俑鞣N空調系統均能滿足房間全年的舒適性;

 、谶M行空調負荷計算時,沒有計入新風負荷值,因為家用空調器方式無法向房間引入新風;

 、酆雎约矣每照{器方式無法達到室內氣流均勻分布的特點。

  2.2 消耗費用的可比性

  消耗費用的可比性,是指對滿足相同需要的不同技術方案進行技術經濟比較和評價時,必須從整個國民經濟角度出發和方案實施與使用的角度出發,比較和分析相比較方案的全部消耗費用;而且相比較的各方案,要采用相同的費用計算原則、范圍和方法。本文中空調系統經濟評價方法-費用年值法就是考慮了所比較的方案的初投資和運行費用,是系統一年的全部消耗費用。

  2.3 價格的可比性

  價格的可比性是指在計算各個相比較方案的技術經濟效益時,必須采用合理的價格和一致的價格。為了遵循價格的可比性原則,經濟分析中各個方案中不同設備盡量采用同檔次的產品(指國產、進口或合資產品);相同設備采用同一廠家的產品(如:泵、冷卻塔等);各種產品價格采用同年產品廠家報價。

  2.4 時間的可比性

  時間因素對技術方案經濟效益的比較和評價非常重要。因為建設項目一般具有建設周期長、使用壽命長、占用資金多而時間又長的特點,在資金時間價值不可忽視的情況下,投資數量多少、占用時間長短不同,方案的經濟效果將有明顯的不同。因此,技術方案的比較,必須以時間上具有可比性,通常包括兩個方面的可比性:計算期相同和考慮資金的時間價值。本文中空調系統經濟性比較的計算期考慮各種空調方式中主要設備的壽命期,選用的經濟評價方法為動態方法,即考慮資金的時間價值。

  3、空調方式經濟評價的前提條件

  空調方式經濟評價具備三個前提條件:空調負荷計算、空調設備選型、空調能耗計算、空調運行費用計算和空調初投資計算。

  3.1 空調負荷計算

  空調方式的經濟性分析要同時考慮系統的初投資和運行費用。設備的選型和運行費用的計算都是以空調負荷計算為基礎的。

  空調負荷計算方法有粗略估算方法(如:度日法、溫頻法等)和詳細模擬方法(如:DOE-2法)。本文選擇清華大學開發的建筑熱環境模擬軟件DeST(Designer‘s Simulation Toolkit)軟件對模型建筑進行全年8640h空調負荷計算。

  夏熱冬冷地區是我國人口密集、經濟文化發達的地區,其夏季悶熱、冬季濕冷的氣候特點和經濟背景決定了該地區住宅建筑具有發展空調設施的潛力。本文對夏熱冬冷地區的典型城市-上海某住宅建筑(6層,每層兩戶,每戶建筑面積125m2)進行模擬計算,得到全年逐時空調負荷值。

  3.2 空調設備選型

  本文的目的是評價第一節中表述的六種空調方式的經濟性,在滿足經濟可比性原則,在設備選型方面的設定條件及準備工作:

 。1)對整個模型建筑所有房間進行房間空調器選型,空調負荷按照上述計算結果。

 。2)對于空調方式二、三只對每層的西側住戶的空調系統進行選型,空調負荷按照上述計算結果。

 。3)空調方式四、五、六對建筑規模面積分別為1萬、2萬、5萬、10萬平米(考慮到設備容量的限制,空調方式四不包括10萬平米)的住宅小區進行分析,其全年逐時負荷值按照模型建筑的逐時空調負荷面積指標進行換算。

 。4)假設空調方式四、五、六中主機設備容量可以連續變化,主機容量就等于小區最大冷負荷和臺數的比值。

 。5)利用可視化編程工具VB6.0編制設備選型軟件,其中考慮了三種設備選型情況:單臺運行、兩臺同容量設備運行和三臺同容量設備運行。

  3.3 空調能耗計算

  空調能耗計算是空調系統運行費用計算的基礎,本文中空調負荷采用逐時計算方法,所以能耗值也可以得到逐時值,計算得到的運行費用也是全年逐時的,比傳統計算方法(按照最大小時乘同時使用系數)得到的結果更接近于實際運行的情況。

  本文中主機設備有風冷熱泵機組、電制冷冷水機組、燃油(氣)鍋爐和直燃型溴化鋰冷熱水機組。風冷熱泵機組能耗計算中考慮了設備的變工況能耗的變化和部分負荷運行工況能耗的變化,其余設備考慮了部分負荷運行工況能耗的變化。

  附屬設備(水泵、冷卻塔)和室內設備(風機盤管)能耗計算采用估算的方法,假設均是定流量或者定風量運行。其能耗等于額定耗電量乘以全年運行小時數。

  3.4 空調運行費用計算

  空調系統全年耗電量、耗氣量和耗水量通過能耗計算得到,再根據各種能源單價就可計算全年運行費,F行上海市水、電、氣收費標準為:水費1.66元/m2(含排水費);

  電費0.61元/kWh;天然氣2.10元/Nm3;煤氣1.45元/ Nm3.輕油價格按照3.3元/kg記。

  3.5 空調系統初投資計算

  空調系統初投資包括下述五項投資費用:

 、僦饕O備投資:主要設備是指每一種空調系統中占投資比例相對較高的設備投資。為了遵循經濟評價可比性原則,設備的價格以廠家現行報價為準。

 、诳照{系統輔材、安裝調試費:按照空調系統主機設備(冷機、鍋爐)投資的百分比計算詳表1.

  表1 空調系統輔材、安裝調試費計算

系統名稱  主機設備名稱  百分比%  家用空調器  -  0  VRV系統  室內機、室外機  15  風機盤管+小型風冷冷熱水機組系統  風機盤管、小型風冷冷熱水機組  10  風機盤管+風冷冷冷熱水機組  風機盤管、風冷冷熱水機組  15  風機盤管+電制冷機+燃油燃氣鍋爐  風機盤管+電制冷機+鍋爐  20  風機盤管+直燃機  風機盤管+直燃機  20 

 、凼彝夤芫W投資費用:在本文中要比較的空調方式中,后面三種屬于區域供冷供熱系統,總投資中要考慮室外管網的材料及敷設費用。本文參考文獻[2],直接敷設、直接連接、民用熱水網的造價,考慮了流量修正系數和管徑選型修正系數估算出供冷供熱管網的投資。詳見表2數據。

  表2 供冷供熱管網投資

建筑規模(萬m2)  10  15  20  30  40  50  單位建筑面積管網投資(元/ m

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