區域水源熱泵與太陽能耦合系統的經濟技術分析

孫宏偉

（江蘇河海新能源有限公司，江蘇 常州 213100）

區域水源熱泵與太陽能耦合系統的經濟技術分析

孫宏偉

（江蘇河海新能源有限公司，江蘇 常州 213100）

介紹了水源熱泵與太陽能耦合系統的工作原理和性能特點，對水源熱泵與太陽能耦合系統和水源熱泵系統進行了經濟技術對比分析。結果表明，采用水源熱泵與太陽能耦合系統更具有節能環保效益，在建筑節能領域更具有規?；瘧们熬?。

水源熱泵；太陽能；耦合系統；經濟技術分析

0 引言

國家發改委、住建部聯合發布《綠色建筑行動方案》的通知，提出“十二五”期間完成新建綠色建筑10億m2；到2015年末20%的城鎮新建建筑達到綠色建筑標準要求。開發利用各類低品位可再生性清潔能源作為熱泵熱源為建筑物供冷供暖，對建筑節能與環保具有重要的現實意義。太陽能是一種可再生性清潔能源，太陽能熱水系統已被廣泛使用。

近年來，水源熱泵與太陽能耦合系統的工程應用范圍逐步擴大，廣州亞運城太陽能水源熱泵項目已如期投入使用，為區域集中式供熱供冷提供了新的解決方案。鑒于此，筆者從系統造價、運行費用、投資回收期三方面對水源熱泵與太陽

能耦合系統作經濟技術分析[1-2]。

1. 水源熱泵與太陽能耦合系統

1.1 系統結構組成

水源熱泵與太陽能系統有多種組合方式，本文以低溫水源即水源熱泵與太陽能耦合系統為研究對象，該系統由兩大部分組成：水源熱泵系統，主要由水源熱泵、換熱設備、冷凍機等組成；太陽能集熱系統，主要由平板集熱器、集熱水箱及循環泵等組成[3-4]。

1.2 系統工作原理

水源熱泵與太陽能耦合系統是利用江水源熱能與太陽輻射能的復合熱源熱泵系統。水源熱泵與太陽能具有很好的匹配互補性，可根據日照條件、熱水負荷和空調負荷變化情況，通過切換閥門采用不同運行模式，系統原理見圖1。

1.3 系統性能特點

節能環保效益顯著。水源熱泵機組運行減少了電力消耗，減輕了電網常年運行負荷。同時降低了一次能源消耗過程中產生的SO2、CO2等污染物排放，減少ODS(消耗臭氧物質)排放緩解溫室效應。

水源熱泵與太陽能匹配互補。充分利用太陽輻射能資源，可減少電能消耗、減輕電網運營負荷。同時，水源熱泵的使用彌補了太陽輻射能集熱系統受氣候、地理的自然條件影響的劣勢[5-6]。

建筑一體化設計。水源熱泵與太陽能耦合系統適合用于建筑一體化設計，符合《綠色建筑行動方案》中有關推進可再生能源建筑規?；瘧玫耐ㄖ?。

2. 水源熱泵與太陽能耦合系統的經濟技術分析

2.1 經濟分析方法

1) 財務凈現值法：按部門規定的標準收益率，將各年發生的凈現金流量，折算到建設期起始年的現金總和，計算公式為：

式中F：項目財務凈現值，元；(CI-CO)t：第t年的凈現金流量，元；ic：部門標準投資收益

率，%。

圖1 水源熱泵與太陽能的耦合系統原理

2) 動態費用年值法：對參與比較方案的系統造價按資金的時間價值折算為每年的費用，并與每年的運行費用相加得出費用年值，選取年值最小的作為最佳方案，計算公式為：

式中f：費用年值，元/年；i：利率或采用部門的標準內部收益率，%；m：生產期，年；K：系統造價，元；C：運行成本，元/年。

3) 動態投資回收期：將項目各年的凈現金流量按基準收益率折算成現值后推算投資回收期，計算公式為：

式中Pi：動態投資，元；ic：回收期基準收益率，%。

2.2 主要經濟指標

1) 系統造價：供暖、空調系統各部分造價總和，包括土建費、設備購置費、安裝費及其他費用（設計費、監理費和不可預見費）。

2) 運行費用：系統各部分的運行費用，包括水電費、排污費、管理費、設備折舊費、設備維護費等。

3) 投資回收期：通過資金回流量來回收投資的年限，在能源工程項目中主要應用動態投資回收期分析項目的經濟效益[7-8]。

2.3 工程應用對比分析

為了對區域能源解決方案進行經濟技術作對比分析，選取兩種供暖空調方案即：水源熱泵與太陽能耦合系統和水源熱泵系統。

以某住宅小區為例，總建筑面積20000m2，綜合考慮設備同時使用系數0.75，則建筑總冷、熱總負荷分別為1030kW和1100kW。耦合系統采用水源熱泵采用2臺同方人工SGHP（AII）系列螺桿式水源熱泵機組（制冷/熱量為518/600kW），太陽能集熱板集熱面積300m2。水源熱泵系統采用2臺同方人工SGHP(AII)系列螺桿式水源熱泵機組（制冷/熱量為518/600kW），系統造價和運行費用對比分析見表1、2。

表1 造價分析

表2 運行費用分析

由表1、2可知，水源熱泵與太陽能耦合系統的系統總造價310.5萬元，運行費用70.2萬元/年；水源熱泵系統的系統總造價260.7萬元，運行費用87.1萬元/年。兩者系統造價之差-49.8萬元，運行費用之差16.9 萬元。取基準投資收益率ic=7%，通貨膨脹率取值3%，計算結果見表3。

根據投資回收期的計算公

表3 項目財務現金流量表

式，可得：

3. 結束語

采用水源熱泵與太陽能耦合系統的系統造價較高，但投資回收期為3.30年。綜合考慮水源熱泵對電網運行負荷影響，熱泵排水對水體熱污染及生態環境構成威脅，且太陽能集熱設備價格有降低的趨勢，集熱效率也將有所提高。

因此，水源熱泵與太陽能耦合系統更具有節能環保效益，在建筑節能領域更具有規?；瘧们熬?。

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