辦公建筑區域供冷、熱價格上限計算方法探討

王鈺

同濟大學建筑設計研究院（集團）有限公司

2010年世博會后，上海世博園除保留中國館、世博軸和少數別具特色的展館外，大部分臨時場館需要拆除并重新規劃建設，按照總體規劃要求，在世博園核心區引進約30～40家大型企業總部，采用區域能源中心形式為企業提供集中供冷、供熱。區域能源中心提供的冷、熱水價格一方面取決于本身的生產經營成本，一方面又不能高于企業自主建設冷、熱源的成本。合理的價格可以讓用戶更容易接受，同時保證能源中心的良好收益，以利于長期穩定運行。筆者以上海世博園內某公司的辦公建筑為例，分析影響區域供冷、供熱價格上限的各種財務成本及運營因素。

1 空調負荷

1.1 項目簡介

本建筑為高級辦公樓（甲類建筑），地上15層，地下一層汽車庫；地上面積33000 m2；每層布置一個會議室，面積在100 m2左右；標準層層高4.1 m，建筑高度62.8 m。

1.2 圍護結構參數及室內計算參數

按照上海地區節能設計標準[1]，辦公建筑的圍護結構、室內設計參數、室內人員及設備計算參數分別見表1～3。

表1 辦公建筑圍護結構參數（甲類）

表2 室內設計參數

表3 室內人員及設備計算參數

1.3 空調負荷計算

工作日辦公時間8:30～17:30，其中午休時間12:00～13:00（0.8×滿員人數），節假日期間辦公室無人；空調運行時間7:30～18:30，周末及節假日不使用空調。

根據上海全年室外干球溫度的變化規律，確定空調系統供冷期從5月1日～10月31日，供熱期為11月15日～次年3月31日（不包括春節等法定假日共5天），其他時間為設備轉換及過渡季節。辦公建筑空調月運行時間為22天，每天11 h，共13863 h（不包括法定假日共6天）。

依據前述計算參數，采用DesignBuilder空調負荷動態計算軟件，對辦公建筑的設計日負荷和全年負荷進行計算，得到年空調總冷負荷270.90萬kWh，年空調總熱負荷112.19萬kWh。

表4 空調冷、熱負荷及指標計算結果

2 空調系統組成

2.1 區域冷熱水參數

采用區域能源中心形式時，冷、熱水（表5）通常通過板式換熱機組換熱取得，用戶不再需要設置冷凍機及熱水鍋爐等設備。建筑內的末端空調系統屬于系統的共用部分，比較時不需要計算在內。

表5 夏、冬季供、回水溫度

2.2 自建設備清單

當用戶自建冷熱源機房時，冷源一般采用離心式冷水機組。冷水機組的冷凍水供/回水溫度設置為6℃/13℃，同時滿足大溫差、小流量的節能設計標準[2]，而且不需要增加末端設備投資，冷卻水系統采用全自動化學加藥水處理裝置進行水質處理。冬季熱源采用真空燃氣熱水鍋爐，燃料為中壓天然氣。鍋爐提供60℃/45℃的熱水。其中冷凍機房占地面積約380 m2，鍋爐房占地面積約150 m2。辦公建筑自建能源機房主要設備配置見表6。

表6 辦公建筑自建能源機房主要設備配置

3 辦公建筑全年空調負荷及用電量

在冷水機組容量確定后，根據模型負荷數據和設備各負荷階段的COP值可以估算辦公建筑的全年冷水機組耗電量（見表7）。

表7 辦公建筑的冷水機組年用電量

4 全年能耗數據

依據空調方案的設備配置和運行方式，計算出全年能耗。空調系統年水、電、氣運行數據見表8：

表8 運行費用匯總表

表9 制冷機房及設備投資計算表

6 投資及年運行費用

6.1 工程費用

工程費用包括土建工程費用、機電設備安裝費用和其他費用，具體費用按面積分項計算。需要注意的是，土建工程并非空調系統專項使用，可以作為其他用途，業主也不會因為采用區域能源中心方式減少大樓的建筑面積，因此本項費用以地下固定車位停車費的形式計入較為合理。采用區域能源中心方式必須要設置換熱機組，是增加的費用，因此還要扣除換熱機組部分。

表10 鍋爐房及設備投資計算表

6.2 運行成本

運行成本包括用電、水費、燃氣費用、維修維護費、人員工資及福利和固定資產保險。

1）生產用電。生產用電按兩部制分時電價計算。

2）水費。項目運營水費按5.0元/m3計算。

3）燃氣費用。上海市目前鍋爐用燃氣價格為4.59元/m3。

4）維修維護費。按每冷頓200元計算。

5）人員工資及福利。人員工資按7萬元/年計（含福利），具體人員定額按運營需要確定。

6）固定資產保險。按固定資產額度的0.25%計。

表11 制冷機房成本匯總表（萬元）

6.3 財務及管理成本

對空調系統進行經濟性分析和比較時，經常采用年經營費方法，它包括固定費和年運行費[4]。

制冷、制熱機房建設投資按部分從銀行貸款計算，貸款利率6.55%，貸款年限6年。還款方式選擇等額本息還清貸款，第4年開始還貸。

設備折舊期限按15年，折舊殘值5%。

建設期3年，第一年自有資金，第二、第三年貸款，每年投入比例40:40:20。

表12 冷凍機房建設投資貸款利息表（萬元）

6.4 能源（冷熱媒）價格分析

能源價格按公式：

能源價格=(固定投入每年分期還款額+全年生產成本)/全年供冷(熱)量

計算結果匯總見表13。

表13 能源價格匯總表

7 結論

1）進行區域能源價格上限的計算是必要的，定價過高會失去一部分用戶，減弱了規模效應帶來的好處，反而抬高了冷熱水成本不利于推廣。

2）案例計算出的上限冷、熱水價格為0.99元/kWh和1.03元/kWh，不同地區、不同辦公建筑個體計算結果會有差別，區域能源的供給方和使用方都可以根據本文提供的方法確定自己能接受的價格。

3）用戶的空調使用習慣及空調運行時間對全年空調負荷影響較大，用得越多價格越低，計算分析有利于雙方進行商務談判。

4）對區域能源中心來講如要提高利潤空間可以采取余熱利用或三聯供等形式以取得最佳的一次能源利用率，包括使用余熱鍋爐、高效煙氣溴化鋰機組等形式；能源中心機房位置盡量靠近負荷中心來減少輸送能耗；另外運營方還需要具有較高的管理能力來降低全年運行成本。