工程机械行业技术经济性分析
- 格式：pdf
- 大小：163.69 KB
- 文档页数：6
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NPV>0，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NPV<0，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限制使用。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、环境与可持
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.水环路热泵（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路热泵是不合理的；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，所处环境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，且又要求独立计量电费，使用时间不一，
个别房间或区域经常需在夜间或节假日独立使用的建筑。
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
路热泵系统的情况；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：其最大优点是非常经
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，管路及水泵用电少，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，盘管容易被破坏，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；事实证明该系统是高效率、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
