夏熱冬冷地區(qū)住宅建筑空調(diào)方式的經(jīng)濟(jì)評價

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　1、引言

　　住宅是人類安居樂業(yè)的基礎(chǔ)。當(dāng)前，住宅建設(shè)已成為居民消費熱點和國家的經(jīng)濟(jì)增長點，這就給住宅建設(shè)賦予了新的歷史使命。同時隨著住房制度的改革，住宅由福利型分配向商品型出售轉(zhuǎn)變，住宅需求者對其提出了更高的要求，住宅空調(diào)設(shè)施也逐漸成為住戶在選擇樓座時考慮的重要因素之一。對于我們暖通專業(yè)人員而言，在選擇住宅建筑空調(diào)方式時，不僅要滿足房間的舒適度要求，同時要考慮各種空調(diào)方式的初投資和年運(yùn)行費用，在初投資和年運(yùn)行費用之間找到最佳平衡點才能做出合理的選擇。

　　目前住宅建筑中常見的且技術(shù)成熟的空調(diào)方式有：

　　空調(diào)方式一　家用空調(diào)器（熱泵型、不變頻）――――――― 以房間為單位

　　空調(diào)方式二　變頻變冷媒流量直接蒸發(fā)式系統(tǒng)――――――― 以戶為單位

　　空調(diào)方式三　風(fēng)機(jī)盤管＋小型風(fēng)冷冷熱水機(jī)組――――――― 以戶為單位

　　空調(diào)方式四　風(fēng)機(jī)盤管＋風(fēng)冷冷熱水機(jī)組――――――――― 以小區(qū)為單位

　　空調(diào)方式五　風(fēng)機(jī)盤管＋電制冷冷水機(jī)組＋燃油（氣）鍋爐― 以小區(qū)為單位

　　空調(diào)方式六　風(fēng)機(jī)盤管＋直燃型溴化鋰吸收式冷熱水機(jī)組―― 以小區(qū)為單位

　　本文中空調(diào)方式一～三稱為分散式空調(diào)系統(tǒng)，空調(diào)方式四～六稱為DHC系統(tǒng)。下面對上述六種空調(diào)方式的作出經(jīng)濟(jì)計算和評價。

　　2、經(jīng)濟(jì)可比性原則

　　對不同的空調(diào)方式進(jìn)行經(jīng)濟(jì)分析評價，屬于技術(shù)經(jīng)濟(jì)學(xué)的范疇，因此必須遵循技術(shù)經(jīng)濟(jì)學(xué)的可比性原則。

　　技術(shù)經(jīng)濟(jì)學(xué)是一門對未來將要實施的技術(shù)方案事先進(jìn)行計算、分析、比較、評價和優(yōu)選的科學(xué)，具有明顯的預(yù)測性。技術(shù)經(jīng)濟(jì)學(xué)的重要特點就是比較性，主要是比較技術(shù)方案的社會有用效果與社會勞動消耗，即比較所得與所費。要進(jìn)行比較，就必須具備相比較的條件，即技術(shù)方案之間具有可比性，要符合可比性原理。技術(shù)經(jīng)濟(jì)可比性原理主要包括四個方面，即滿足需要的可比性、消耗費用的可比性、價格的可比性及時間的可比性。

　　2.1 滿足需要的可比性

　　滿足需要的可比性，是指相比較的技術(shù)方案所提供的功能（適用價值）都能滿足同等的需要，即功能等同化或等效化。對空調(diào)系統(tǒng)各個方案進(jìn)行經(jīng)濟(jì)分析時，就要求每種空調(diào)方式達(dá)到的空調(diào)效果相同。本文中，滿足需求的可比性體現(xiàn)在：

　?、俑鞣N空調(diào)系統(tǒng)均能滿足房間全年的舒適性；

　?、谶M(jìn)行空調(diào)負(fù)荷計算時，沒有計入新風(fēng)負(fù)荷值，因為家用空調(diào)器方式無法向房間引入新風(fēng)；

　?、酆雎约矣每照{(diào)器方式無法達(dá)到室內(nèi)氣流均勻分布的特點。

　　2.2 消耗費用的可比性

　　消耗費用的可比性，是指對滿足相同需要的不同技術(shù)方案進(jìn)行技術(shù)經(jīng)濟(jì)比較和評價時，必須從整個國民經(jīng)濟(jì)角度出發(fā)和方案實施與使用的角度出發(fā)，比較和分析相比較方案的全部消耗費用；而且相比較的各方案，要采用相同的費用計算原則、范圍和方法。本文中空調(diào)系統(tǒng)經(jīng)濟(jì)評價方法－費用年值法就是考慮了所比較的方案的初投資和運(yùn)行費用，是系統(tǒng)一年的全部消耗費用。

　　2.3 價格的可比性

　　價格的可比性是指在計算各個相比較方案的技術(shù)經(jīng)濟(jì)效益時，必須采用合理的價格和一致的價格。為了遵循價格的可比性原則，經(jīng)濟(jì)分析中各個方案中不同設(shè)備盡量采用同檔次的產(chǎn)品（指國產(chǎn)、進(jìn)口或合資產(chǎn)品）；相同設(shè)備采用同一廠家的產(chǎn)品（如：泵、冷卻塔等）；各種產(chǎn)品價格采用同年產(chǎn)品廠家報價。

　　2.4 時間的可比性

　　時間因素對技術(shù)方案經(jīng)濟(jì)效益的比較和評價非常重要。因為建設(shè)項目一般具有建設(shè)周期長、使用壽命長、占用資金多而時間又長的特點，在資金時間價值不可忽視的情況下，投資數(shù)量多少、占用時間長短不同，方案的經(jīng)濟(jì)效果將有明顯的不同。因此，技術(shù)方案的比較，必須以時間上具有可比性，通常包括兩個方面的可比性：計算期相同和考慮資金的時間價值。本文中空調(diào)系統(tǒng)經(jīng)濟(jì)性比較的計算期考慮各種空調(diào)方式中主要設(shè)備的壽命期，選用的經(jīng)濟(jì)評價方法為動態(tài)方法，即考慮資金的時間價值。

　　3、空調(diào)方式經(jīng)濟(jì)評價的前提條件

　　空調(diào)方式經(jīng)濟(jì)評價具備三個前提條件：空調(diào)負(fù)荷計算、空調(diào)設(shè)備選型、空調(diào)能耗計算、空調(diào)運(yùn)行費用計算和空調(diào)初投資計算。

　　3.1 空調(diào)負(fù)荷計算

　　空調(diào)方式的經(jīng)濟(jì)性分析要同時考慮系統(tǒng)的初投資和運(yùn)行費用。設(shè)備的選型和運(yùn)行費用的計算都是以空調(diào)負(fù)荷計算為基礎(chǔ)的。

　　空調(diào)負(fù)荷計算方法有粗略估算方法（如：度日法、溫頻法等）和詳細(xì)模擬方法（如：DOE-2法）。本文選擇清華大學(xué)開發(fā)的建筑熱環(huán)境模擬軟件DeST（Designer‘s Simulation Toolkit）軟件對模型建筑進(jìn)行全年8640h空調(diào)負(fù)荷計算。

　　夏熱冬冷地區(qū)是我國人口密集、經(jīng)濟(jì)文化發(fā)達(dá)的地區(qū)，其夏季悶熱、冬季濕冷的氣候特點和經(jīng)濟(jì)背景決定了該地區(qū)住宅建筑具有發(fā)展空調(diào)設(shè)施的潛力。本文對夏熱冬冷地區(qū)的典型城市－上海某住宅建筑（6層，每層兩戶，每戶建筑面積125m²）進(jìn)行模擬計算，得到全年逐時空調(diào)負(fù)荷值。

　　3.2 空調(diào)設(shè)備選型

　　本文的目的是評價第一節(jié)中表述的六種空調(diào)方式的經(jīng)濟(jì)性，在滿足經(jīng)濟(jì)可比性原則，在設(shè)備選型方面的設(shè)定條件及準(zhǔn)備工作：

　?。?）對整個模型建筑所有房間進(jìn)行房間空調(diào)器選型，空調(diào)負(fù)荷按照上述計算結(jié)果。

　?。?）對于空調(diào)方式二、三只對每層的西側(cè)住戶的空調(diào)系統(tǒng)進(jìn)行選型，空調(diào)負(fù)荷按照上述計算結(jié)果。

　?。?）空調(diào)方式四、五、六對建筑規(guī)模面積分別為1萬、2萬、5萬、10萬平米（考慮到設(shè)備容量的限制，空調(diào)方式四不包括10萬平米）的住宅小區(qū)進(jìn)行分析，其全年逐時負(fù)荷值按照模型建筑的逐時空調(diào)負(fù)荷面積指標(biāo)進(jìn)行換算。

　?。?）假設(shè)空調(diào)方式四、五、六中主機(jī)設(shè)備容量可以連續(xù)變化，主機(jī)容量就等于小區(qū)最大冷負(fù)荷和臺數(shù)的比值。

　　（5）利用可視化編程工具VB6.0編制設(shè)備選型軟件，其中考慮了三種設(shè)備選型情況：單臺運(yùn)行、兩臺同容量設(shè)備運(yùn)行和三臺同容量設(shè)備運(yùn)行。

　　3.3 空調(diào)能耗計算

　　空調(diào)能耗計算是空調(diào)系統(tǒng)運(yùn)行費用計算的基礎(chǔ)，本文中空調(diào)負(fù)荷采用逐時計算方法，所以能耗值也可以得到逐時值，計算得到的運(yùn)行費用也是全年逐時的，比傳統(tǒng)計算方法（按照最大小時乘同時使用系數(shù)）得到的結(jié)果更接近于實際運(yùn)行的情況。

　　本文中主機(jī)設(shè)備有風(fēng)冷熱泵機(jī)組、電制冷冷水機(jī)組、燃油（氣）鍋爐和直燃型溴化鋰?yán)錈崴畽C(jī)組。風(fēng)冷熱泵機(jī)組能耗計算中考慮了設(shè)備的變工況能耗的變化和部分負(fù)荷運(yùn)行工況能耗的變化，其余設(shè)備考慮了部分負(fù)荷運(yùn)行工況能耗的變化。

　　附屬設(shè)備（水泵、冷卻塔）和室內(nèi)設(shè)備（風(fēng)機(jī)盤管）能耗計算采用估算的方法，假設(shè)均是定流量或者定風(fēng)量運(yùn)行。其能耗等于額定耗電量乘以全年運(yùn)行小時數(shù)。

　　3.4 空調(diào)運(yùn)行費用計算

　　空調(diào)系統(tǒng)全年耗電量、耗氣量和耗水量通過能耗計算得到，再根據(jù)各種能源單價就可計算全年運(yùn)行費?，F(xiàn)行上海市水、電、氣收費標(biāo)準(zhǔn)為：水費1.66元/m²（含排水費）；

　　電費0.61元/kWh；天然氣2.10元/Nm³；煤氣1.45元/ Nm³.輕油價格按照3.3元/kg記。

　　3.5 空調(diào)系統(tǒng)初投資計算

　　空調(diào)系統(tǒng)初投資包括下述五項投資費用：

　?、僦饕O(shè)備投資：主要設(shè)備是指每一種空調(diào)系統(tǒng)中占投資比例相對較高的設(shè)備投資。為了遵循經(jīng)濟(jì)評價可比性原則，設(shè)備的價格以廠家現(xiàn)行報價為準(zhǔn)。

　?、诳照{(diào)系統(tǒng)輔材、安裝調(diào)試費：按照空調(diào)系統(tǒng)主機(jī)設(shè)備（冷機(jī)、鍋爐）投資的百分比計算詳表1.

　　表1　空調(diào)系統(tǒng)輔材、安裝調(diào)試費計算

系統(tǒng)名稱　 主機(jī)設(shè)備名稱　 百分比%　 家用空調(diào)器　 －　 0　 VRV系統(tǒng)　 室內(nèi)機(jī)、室外機(jī)　 15　 風(fēng)機(jī)盤管＋小型風(fēng)冷冷熱水機(jī)組系統(tǒng)　 風(fēng)機(jī)盤管、小型風(fēng)冷冷熱水機(jī)組　 10　 風(fēng)機(jī)盤管＋風(fēng)冷冷冷熱水機(jī)組　 風(fēng)機(jī)盤管、風(fēng)冷冷熱水機(jī)組　 15　 風(fēng)機(jī)盤管＋電制冷機(jī)＋燃油燃?xì)忮仩t　 風(fēng)機(jī)盤管＋電制冷機(jī)＋鍋爐　 20　 風(fēng)機(jī)盤管＋直燃機(jī)　 風(fēng)機(jī)盤管＋直燃機(jī)　 20　

　　③室外管網(wǎng)投資費用：在本文中要比較的空調(diào)方式中，后面三種屬于區(qū)域供冷供熱系統(tǒng)，總投資中要考慮室外管網(wǎng)的材料及敷設(shè)費用。本文參考文獻(xiàn)[2]，直接敷設(shè)、直接連接、民用熱水網(wǎng)的造價，考慮了流量修正系數(shù)和管徑選型修正系數(shù)估算出供冷供熱管網(wǎng)的投資。詳見表2數(shù)據(jù)。

　　表2 供冷供熱管網(wǎng)投資

建筑規(guī)模（萬m²）　 10　 15　 20　 30　 40　 50　 單位建筑面積管網(wǎng)投資（元/ m²）　 15.32　 16.81　 15.39　 14.51　 15.83　 16.62　

　?、芾錈釞C(jī)房土建費用：本文中后三種空調(diào)方式均是以一個小區(qū)為單位，需要單獨建設(shè)冷熱機(jī)房。機(jī)房土建費用等于單位機(jī)房建筑面積的造價（本文取1200元/m²）乘機(jī)房建筑面積。

　　機(jī)房建筑面積除了與不同的冷熱源形式、建筑軸網(wǎng)的尺寸、建筑平面的形式等因素有關(guān)，不同的設(shè)計人員布置同樣的機(jī)房也會有所差異。為了能對機(jī)房占用面積有個初步的統(tǒng)計，現(xiàn)在選用某廠家設(shè)備，制冷量選擇幾種常用的典型容量，建筑軸網(wǎng)按8.0米考慮，輔助設(shè)備按常規(guī)選用和布置得到不同機(jī)組類型、不同制冷量的機(jī)組、不同的臺數(shù)機(jī)房的占地面積，由此擬合出機(jī)房面積和設(shè)備容量、臺數(shù)的公式詳表3：

　　表3 機(jī)房面積和設(shè)備容量、臺數(shù)的關(guān)系（m²）

空調(diào)方式　 冷熱站型式　 面積　 備注　 風(fēng)機(jī)盤管
＋風(fēng)冷冷熱水機(jī)組　 電制冷機(jī)房　 0.3×A₁　 0.3－修正系數(shù)，考慮機(jī)組設(shè)于屋頂，不占機(jī)房面積。　 風(fēng)機(jī)盤管
＋電制冷機(jī)組
＋燃油（氣）鍋爐　 電制冷機(jī)房
燃油燃?xì)忮仩t房
換熱站　 0.75×（A₁＋A₂＋A₄）　 0.75－同時使用系數(shù)。　 風(fēng)機(jī)盤管＋直燃型溴化鋰機(jī)組　 直燃式溴化鋰制冷機(jī)房　 A₃　 　　

作者：王榮