價值工程在空調冷熱源系統比選中的實例應用

牛 勐

(天津港散貨物流有限責任公司 天津 300450)

0 引 言

價值工程起源于第二次世界大戰期間的美國，是從代用材料(即功能不變，成本降低)的研究開始的。目前價值工程已經在改進產品設計、改進生產工藝、改進生產組織和管理等領域得到應用，形成了比較完整的科學體系。而在空調冷熱源系統設計中正確應用價值工程進行方案比選，可使方案的選擇更合理，更科學。

1 工程概況

本工程為天津市醫院，總建筑面積為71,260,m2，各功能分區如表1所示：

表1 建筑功能分區Tab.1 Function division of the building

2 對原始數據的整理歸納

2.1 周邊環境及具備條件

①熱源：采暖季無法接入城市供熱管網。

②電源：現場可引入10,kVA高壓雙電源。

③燃氣源：現場可接入城市燃氣管網。

2.2 冷熱負荷的確定

取qL＝120,W/m2，則QL＝qL×F＝120×49,400＝5,928,kW

其中：需全天供冷的區域面積為 12,960,m2，QL＝qL×F＝120×12,960＝1,555,kW

剩余空調區域面積為 36,500,m2，QL＝qL×F＝120×36,500＝4,373,kW

取 qR＝60,W/m2，則 QR＝qR×F＝60×71,260＝4,275,kW

2.3 各項能源現行基礎建造費及計量費見表2

表2 能源現行基礎建造費及計量費Tab.2 Applicable infrastructure construction cost and metering cost regarding energies

3 冷熱源方案比較

3.1 方案的選擇

對于采用何種能源供冷供熱，必需根據所在地區的外部情況確定。一般常用的制冷方式有：①電制冷；②溴化鋰直燃機(燃氣)。常用供熱方式有：①電鍋爐；②熱泵(主要為水源熱泵及風冷熱泵)；③溴化鋰直燃機；④燃油鍋爐；⑤燃氣鍋爐；⑥城市外網。

關于制冷形式，電制冷是一種比較成熟經濟、也是最常用的制冷方式。現在天津市天然氣資源相對富余，相關部門大幅度降低用戶的基礎設施建造費，也使直燃機(燃氣)制冷方式較以前經濟。針對本工程，制冷方式①和②均可考慮。

而對于供熱形式，電能是一種清潔的高品位能源，我國的電能中70%是熱電，由燃煤轉化而成，其轉化率只有30%左右，將高品位的電能轉化為低品位的熱能用于供熱是不經濟的，冬季采用電鍋爐供熱，顯然是不合理的，不宜使用方式①；方式②中由于風冷熱泵在低溫環境受限制，穩定性和經濟性沒有充分保證，因此只考慮水源熱泵；而燃油價格貴，運行費用高，一般最多只有幾天的油儲量，需設專門的運輸車隊組織運油，非常麻煩，使用不方便，因此也不宜采用方案④；同樣，方式③中直燃機的燃料也應為天然氣；因現場無法接入城市外網，更是無法考慮方式⑥。

綜上所述，本工程可考慮以下幾種制冷供熱方案：

方案 1：夏季使用水冷離心式冷水機組，冬季使用燃氣鍋爐；

方案2：冬夏季均采用溴化鋰直燃機(燃氣)；方案3：冬夏季均采用水源熱泵機組。

3.2 方案確定原則

本報告將采用價值工程估算法則對本工程空調冷熱源方案進行功能分析、成本分析，計算不同方案的價值指數，取其最大值為最佳方案。考慮到品牌的差異可能導致的技術性能差異，本報告計算參數以我單位技術部門多年總結的數據，并參照目前市場中高檔次產品的技術參數為計算基準。

3.3 冷熱源功能分析及功能指數計算

3.3.1 冷熱源功能

a. 運行費用低

b. 安全可靠

c. 便于維護(自控程度)

d. 使用壽命長

e. 機房面積小

f. 環保效果好

3.3.2 功能重要度系數計算

本文對 fi值的確定采用 4分制一對一比較打分法，兩功能相比較，重要的一方可得 3～4分，另一方則得1～0分；兩功能重要性相當，則各得2分。各功能累計得分為si，功能重要度系數fi＝si/∑si，計算結果見表3。

表3 功能重要度系數(fi)計算(4分制)Tab.3 Calculation of functional significance coefficient(fi)(4-point scale)

3.3.3 功能評分

各功能評分(ti)采用10分制。某方案該項功能最佳得分 10分，其余兩方案對比該方案打分。某方案累計功能得分 Ti＝fi×ti，功能評價系數 Fi＝Ti/∑Ti，計算結果見表 4。限于篇幅，各功能打分原則不再細述(各方案運行費用見表5)。

表4 功能得分與功能評價系數(fi)計算(10分制)Tab.4 Calculation of function scoring and function evaluation coefficient(fi)(10-point scale)

表5 各方案運行費用(單位：萬元)Tab.5 Operation cost of the schemes(unit: 10,000 yuan)

3.4 成本分析及成本指數計算

各方案成本Bi＝主要設備費＋變配電設備費。

3個方案的主要設備及工程初投資估算見表6～8。變配電設備費計算中，取單價為 830,kVA，功率因數為0.85。

3.4.1 方案1

①夏季供冷時，部分空調區域全天供冷，而剩余部分為 10小時供冷，故將整個空調區域進行分區，兩臺Q＝850,kW的螺桿式冷水機組負責需全天供冷空調區域的溫濕度控制；兩臺 Q＝2,320,kW 的離心式冷水機組負責剩余空調區域(方案2及方案3均對空調區域作相同分區)。

表6 方案1主要設備清單及初投資估算Tab.6 Main equipment list and initial investment estimation for Scheme 1

表7 方案2主要設備清單及初投資估算Tab.7 Main equipment list and initial investment estimation for Scheme 2

表8 方案3主要設備清單及初投資估算Tab.8 Main equipment list and initial investment estimation for Scheme 3

3.4.2 方案2

①兩臺Q＝867,kW的直燃機機組負責需全天供冷空調區域的溫濕度控制；兩臺 Q＝2,300,kW 的直燃機機組負責剩余空調區域；

②冷熱水系統分泵運行。

3.4.3 方案3

①井水出水溫度保持常溫，為 22,℃左右；井水流量約為80,T/h。

②2臺 Q＝890,kW 的水源熱泵機組負責需全天供冷的空調區域的溫濕度控制；6臺 Q＝750,kW 的水源熱泵機組負責剩余空調區域；

③冬季只需運行5臺Q熱＝920,kW機組即可滿足符合要求。

3.4.4 成本指數

各方案成本Bi和成本指數Ci計算結果見表9。成本指數Ci＝Bi/∑Bi

表9 成本Bi和成本指數Ci計算Tab.9 Calculation of cost Bi and cost index Ci

3.5 價值指數Vi計算及方案評價

各方案價值指數計算結果見表 10。價值指數 Vi＝Bi/∑Bi。

表10 價值指數計算Tab.10 Calculation of value indexes

4 結論及相關說明

①在一次性投資比較中，方案 2最低，其次為方案 1，最后是方案 3。由于燃氣供應政策的改變(基礎建設費大幅度降低)，造成方案 2在初投資上有著明顯優勢。

②在運行費用比較中，方案3即水源熱泵系統最節能，方案1次之，最后為方案2。

③雖然方案1為一種可再生能源利用技術，環保節能，但回報期過長(8年以上)。

結論：從表10可認為，最佳方案為方案2。

5 啟 示

從上文可知，“價值工程”相對于“投資回收期”等方法，可將比選對象各項功能進行量化，從而納入整個評價體系，而不是僅僅局限于初投資及運行費用兩項指標。在空調冷熱源系統方案選擇上采用價值工程方法可更全面、更科學地評價備選方案，最終選出最合理方案。