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工程机械行业技术经济性分析

发布人: 菠菜导航 来源: 菠菜导航网站 发布时间: 2021-01-26 14:01

  工程机械行业技术经济性分析_工学_高等教育_教育专区。地源热泵既能供暖又能空调,既环保又节能,但地源热泵是否具有经济 竞争性仍然是一个非常关键的问题。由于涉及的因素很多,不同地区, 不同能源结构及价格等都将直接影响地源热泵的经济性,这里仅通过对 地源热泵

  地源热泵既能供暖又能空调,既环保又节能,但地源热泵是否具有经济 竞争性仍然是一个非常关键的问题。由于涉及的因素很多,不同地区, 不同能源结构及价格等都将直接影响地源热泵的经济性,这里仅通过对 地源热泵与传统的供暖空调方式进行比较,探讨其经济性。 地源热泵供暖经济性可以和传统燃煤、燃油和天然气锅炉进行 比较,地源热泵空调经济性可以和单冷空调进行比较,及其供暖空调综 合经济性的比较。评价的主要指标有:初投资、成本,及现金流量表相 关经济参数的评价。 经济参数 1 初投资:指供暖空调系统各部分投资之和,包括有:土建 费、设备购置费、安装费及其它费用(包括设计费、监理费和不可预见 费)。 2 年总成本:指系统各部分的运行费,如水费、电费、燃料 费;排污费;管理人员工资、管理费;设备折旧费和设备维修、大修费 等。 3 年经营成本:指年总成本中扣除设备折旧费。 4 单位面积经营成本:用年经营成本除以供暖或空调面积来计 算。 5 单位热(冷)量经营成本:用年经营成本除以供暖累积热负 荷或空调累积冷负荷来计算。 6 现金流量表:采用现金流量表方法计算投资项目的有关经济 性指标,如财务内部收益率,财务净现值(NPV)及投资回收期 (Pt)。 对一投资项目,如财务内部收益率大于基准收益率,财务净现 值NPV0,表明项目盈利能力满足了行业最低要求,项目在财务上是可 以接受的;如NPV0,则表示未能达到预定的收益,表示可以不考虑此 项目。 投资回收期评价方法:如项目的全部投资回收期小于行业基准 投资回收期,表明项目投资能按时收回,投资回收期越小,表明经济性 越优。 计算条件 1 选取天津地区住宅楼为计算对象,供暖热指标取50w/m2, 空调冷指标取80w/m2。 2 地源热泵冬季供暖制热系数4.00,夏季空调制冷系数4.50, 单冷空调制冷系数取3.20。 指标 燃料(*)热值(Kcal/*)效率单价 (元/*) 煤 (kg)50000.700.25 油 (kg)103000.852.65 天然气 (m3)85000.901.80 3 经济参数有:地下水资源费(0.04元/吨),电价(0.5元/ 度),各种燃料的热值及价格(见右表),软化水费,排污费,工人工 资,利率,设备使用年限等。 4 供暖空调收费标准,国内北方地区有供暖收费标准,如天津地 区为18.5元/m2,但空调没有收费标准。将来供暖空调要改为“计量收 费”,以热(冷)量为收费单位,如南方某地出台以0.28元/kw.h冷量为 收费标准。 分析比较 1 初投资比较,初投资中包括了从冷热源到管网到室内终端的所 有投资项。见图1,热泵的初投资高于锅炉,但从总初投资看,由于地 源热泵可供暖供冷,一机两用,一次投资全年使用,节省了冬季供暖的 投资,因此地源热泵的初投资要低于锅炉加空调系统的总投资。 2 供暖成本比较,见图2,煤锅炉供暖成本最低,其次是地源热 泵、天然气锅炉,油锅炉最高。以地源热泵为基准比较各方案供暖成 本,煤锅炉比地源热泵低30%左右,而天然气锅炉要高40%左右,油锅 炉要高70%左右。 3 空调成本比较,地源热泵的空调运行成本要低于单冷空调, 低约30%左右。 4 从净现值看,收费标准0.28元/kw.h时(图3),各供暖空调方案 的净现值均小于0,只有煤锅炉当供暖面积大于一定值时净现值才大于 0,说明按0.28元/kw.h的收费标准,只有燃煤锅炉具有一定经济效益。 如果加大收费标准,如定为0.4元/kw.h,重新计算各方案的净现值(图 4)、收益率(图5)和投资回收期(图6),可以得到燃煤锅炉和地源 热泵供暖的净现值均大于0,内部收益率大于基准收益率8%,以及投资 回收期小于10年,此时燃煤锅炉和地源热泵供暖经济上是可行的。相比 之下,由于单冷空调经济性明显低于地源热泵空调,所以燃煤锅炉供暖 加单冷空调方案的经济性要低于地源热泵供暖空调,说明了地源热泵一 机两用,既供暖又空调的经济优势。 对地源热泵方案与燃煤、燃油和燃气锅炉加单冷空调各方案的 综合经济性(净现值均,收益率,投资回收期)进行比较,地源热泵为 最优方案,其次依次是燃煤、天然气和油锅炉加单冷空调系统。 以上是“单位热(冷)量收费标准”的计算结果,对经营者来 说,供应的热(冷)量越多,所收取的费用将越多,并且供暖空调的成 本相对越低,因此其经济效益将越高,这类似于电力的供应,电厂供应 的电力越多,效益将越高。因此不同建筑物,不同的供热(冷)量,经 营者的经济效益将不同,不能照搬本文的计算结果。应针对具体的建筑 物类型、用途,当地的气象资料,当地的各种能源价格及供暖空调的收 费标准来进行可行性研究,以确定何种供暖空调方式为最经济方案。 对传统的“单位面积收费标准”,由于供应的建筑物面积是确定 的,向用户收取的采暖空调费用是固定的,因此对经营者来说,供应的 热(冷)量越少,其效益就越高。这与“计量收费”的效果正相反,但采 用“计量收费”是有利于用户和有利于节能的。 七、工质替代 作为空调和热泵的主导工质HCFC22淘汰在即,因难以找到 HCFC22 性能相当的单一替代物质,采用混合工质替代方案已成共识。 国际上迄今提出的HCFC22替代物主要为R410A和R407C,它们的 ODP均为0,已经在不少场合获得应用。然而它们不仅在热力性能上与 HCFC22有明显差距而且还因具有较大的温室效应势GWP而受限于京 都协议。 从温室效应的角度出发,人们又将研究目光放在了来源于自然 又可回归自然的自然工质上。自然工质包括碳氢化合物、氨、CO2、空 气等,它们的ODP为零、GWP在与CO2相同量级的水平上。有研究认 为,氨及碳氢化合物是最有前途的CFC、HCFC和HFC的替代物。但也 有观点认为,那些所谓的天然制冷剂,由于不稳定性和存在爆炸的危 险,使得它们在空调工业中被使用。另外,国内外也已经开始对 CO2跨(超)临界循环进行新一轮的研究。 ASHRAE给出了一些可长期替代R22的混合工质,见表1。ARI 也推荐了一些替代R22的单工质和混合工质,见表2。 表1 ASHRAE推荐的R22替代工质 ASHRAE命名混合物组成质 量浓度 R404AR125/R143a/R134a44/52/4 R407CR32/R125/R134a23/25/52 R410AR32/R12550/50 R410BR32/R12545/55 表2 ARI推荐的R22替代工质 替代工质质量浓度 R290--R134a--R717--R32/R134a30/70 R32/R227ea35/65 八、常见问题讨论 1.为什么地源热泵在美国、欧洲以及中国,尤其是近些年来为越 来越多的用户所认识,市场日趋活跃呢? 一方面是由于全世界范围内比以往更加关注能源、与可持 续发展的问题,对于中国由于以燃煤为主的能源结构已经造成了极为严 重的大气污染,因此,要实现经济的可持续发展,必须尽可能多地利用 清洁的可再生能源,必须加大节能的力度,而既能在冬季供暖、又能在 夏季制冷空调的地源热泵系统是很好的一个选择;另一方面是地源热泵 系统经过多年的研究,在技术上已经非常成熟,而且经过多年的示范与 实践,确认了地源热泵系统的很多优点:节约能源、舒适、安全、性能 稳定、清洁、使用灵活等。 2.水环热泵(WLHP)系统与地源热泵(GSHP)系统有什么 异同?适用于什么场合? 两者都可通过水源热泵如水-空气热泵或水-水热泵系统为建 筑物提供热量或冷量,区别是WLHP系统通常是指利用冷却水塔和锅炉 保持全年冬夏两季节的供水温度稳定的系统,而GSHP系统则通常是指 通过利用地下水、地下换热系统、地表水或者地下换热系统与冷却塔、 锅炉相结合等形式维持供水温度稳定的系统;此外,WLHP一般为分散 式系统,而GSHP既可为分散式系统也可为集中式系统。 对于WLHP系统适用于什么场合,有研究认为,单纯的供冷或 单纯的供热选用水环热泵是不合理的;对同时具有制冷和制热需要的 空调建筑,当其内部余热量较小或较大时,使用WLHP系统节能效果不 明显,只有当机组排出的热量与部分水源热泵机组吸收的热量相近时, 才具有明显的节能优势。对于某一特定建筑,设计者需根据建筑物的冷 热负荷曲线、使用特点、功能,所处等诸多因素综合评价使用 WLHP系统是否节能、合适。一般地说,以下几种情况可考虑使用 WLHP:①有低品位稳定可*的废热可以利用;②建筑物内同时有制冷 和供热的需要;制冷量不大,且又要求计量电费,使用时间不一, 个别房间或区域经常需在夜间或节假日使用的建筑。 地源热泵系统的适用场合,对于分散式系统,类似于上述水环 热泵系统的情况;而对于集中式系统,即集中为建筑物各房间提供冷 水或热水的情况,则适用范围较广,尤其适用于办公楼、学校及别墅 等。 3.对几种地源热泵系统在工程应用中的评述 1)直接利用地下井水的地源热泵系统:其最大优点常经 济,占地面积小,但要注意必须符合下列条件:水质良好;水量丰富; 符合标准。 2)地下埋管的地源热泵系统:对于垂直式埋管系统,其优点 有:较小的土地占用,管及水泵用电少,其缺点是钻井费用较高;对 于水平式埋管系统,其优点有:安装费用比垂直式埋管系统低,应用广 泛,使用者易于掌握,其缺点有:占地面积大,受地面温度影响大,水 泵耗电量大。 3)地表水式热泵:其优点有:在10米或更深的湖中,可提供 10℃的直接制冷,比地下埋管系统投资要小,水泵能耗较低,高可* 性,低维修要求、低运行费用,在温暖地区,湖水可做热源,其缺点 有:在浅水湖中,盘管容易被,由于水温变化较大,会降低机组的 效率。 4)锅炉/冷却塔与地下埋管相结合的混合型地源热泵系统:适 用于空间小,不能单独采用地下埋管换热系统的建筑,冷却塔和闭环式 系统相结合制冷,节省成本;事明该系统是高效率、低费用的。 4.地源热泵的运行费用怎样?经济性如何? 这是用户最关心,也是大家最容易提出的一个问题,然 而,也是目前最难回答的一个问题。因为影响地源热泵使用经济性的因 素有很多,如电价、用户或居民行为、气候条件以及例如非正常的炎热 或寒冷季节等其它因素。尤其是在中国的应用时间还不长,实际运行经 济性的总结工作还有待完成,目前,尚难于给出较准确的答案。由于美 国等发达国家在地源热泵的工程应用方面已至少有十余年的历史,不妨 先借鉴其经验。据世界组织EPA的一份有关空调未来的报告所 得出的结论:地源热泵技术在为家庭居民带来舒适、可*和高效节能的 同时,将成为降低国家能源消耗和污染的一个主要力量。据EPA估 计,设计安装良好的地源热泵,平均来说,可以节约用户30~40%的供 热制冷空调的运行费用。

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