地源热泵的技术经济性评价

1、地源热泵的技术经济性评价简介： 针对地源热泵钻井费昂贵、初投资比一般供暖空调高的问题，利用经济评价方法，以哈尔滨地区供暖面积10000m 2 为计算对象，分析比较了地源热泵3 种驱动源(电动机、燃气机、柴油机)、3 种关心热源(电锅炉、油锅炉、燃气锅炉)、共计 9 种系统组合的经济参数(初投资、年经营本钱、年总本钱、净现值， 净现值率及投资回收期)，分析计算得出燃气机驱动、190kw 关心燃气锅炉的地源热泵系统为最正确的结论.关键字：地源热泵 供暖 供冷 技术经济性相关站中站： 土壤源/地源热泵技术选型地源热泵是一种利用地下浅层地热资源进展供热、供冷的型空调器。由于其热源温度比较高，全年稳定，

2、不随外界环境温度的变化而变化，所以不管是冬季供暖，还是夏季制冷，地源热泵的 COP 都要比其他热源形式的热泵高出很多。目前地源热泵在很多国家已经得到普遍的应用。我国一些城市已建立了地源热泵示范工程，但是推广还存在肯定的难度，投资者对地源热泵的经济性如何还缺乏了解，所以对地源热泵进展技术经济分析以及各种方案的比较很有必要。本文结合经济评价方法，对地源热泵的几种投资方案进展技术经济性分析。技术经济评价方法及参数供暖、供冷计算的主要技术参数有：供暖热负荷、空调冷负荷；经济参数有： 初投资、年经营本钱、年总本钱、现金流量表及其相关参数。主要经济参数初投资指地源热泵系统各局部投资之和：土建费、设备购置费

3、、安装费及其他费用(包括设计费、监理费和不行预见费).年总本钱指系统各局部的运行费，如水费、电费、燃料费；排污费；治理人员工资、治理费；设备折旧费和设备修理、大修费等。年经营本钱指年总本钱中扣除设备折旧费。现金流量表承受现金流量表法计算投资工程的有关经济性参数，如财务内部收益率，财务净现值，净现值率及投资回收期等。净现值指标：指投资工程按基准收益将各年的净现金流流量折现到起点的现值代数和，计算公式为：式中：X NPV 为净现值；A CI 为现金流入，指供暖或空调的销售收入，回收固定资产残值和回收流淌资金；A CO 为现金流出，包括固定资产投资、流淌资金、经营本钱和销售税金人；i c 基准收益率

4、，本文中取 i c 8；n 为工程的活动期，记建设期加效劳寿命。净现值率：是指工程方案的净现值与总投资现值之比，即单位投资现值所能带来的净现值。其计算公式为：式中：X NPVR 为工程方案的净现值率；I p 为工程的方案的总投资现值；I t 为第 t 年的投资。依据上述定义，只有当净现值和净现值率都大于零时，工程才是可行的。在多方案选择时，在资金充分的条件下，财务净现值大的方案为先。但由于各种经济条件不同，加上财务净现值大小只能说明盈利总额，没有反映出投资规模对资金利用率的影响。单纯用财务净现值最大的准则进展方案选择时，往往会导致评价人趋向于选择投资大、盈利多的方案，而无视盈利少、投资少、但投

5、资效益更好的方案，所以财务净现值法一般要同净现值率法联合使用，以便说明方案的净现值是在什么投资水平上取得的。在资金短缺的条件下，一般应侧重考虑净现值率这项指标。投资回收期(包括静态和动态)：是以工程的净收益抵偿工程全部投资所需要的时间。静态是不考虑资金的时间价值，而动态是考虑资金的时间价值。设 P I 为静态投资回收期，计算公式为设 P I ” 为动态投资回收期，计算公式为计算给定参数气象参数室内采暖设计温度为 20 ，室内供冷设计温度为 27 ，采暖、供冷室外计算温度参照哈尔滨地区 2022 年实际日平均温度值，年采暖天数为 180d，年供冷天数 60d，日供暖 18h 计算，然后进展比较分

6、析；日供冷小时数以实际需要供冷小时数计算。计算对象选取住宅楼为计算对象，供暖最大热负荷取 70Wm 2 ，供暖面积 10,000m 2 ；空调最大冷负荷取 70Wm 2 L5J，空调面积按系统实际所能供冷的面积计算。地源热泵系统地源热泵一机两用，既供暖又供冷。共三种驱动源分别为：电动机、柴油机、燃气机；关心热源分别为：电锅炉、油锅炉、燃气锅炉。当驱动源承受柴油机或燃气机时，对柴油机或燃气机的废热进展回收。地源热泵供暖制热系数取 3.1， 供冷制冷系数取 4.0，单体空调制冷系数取 2.9；电锅炉的热效率取 1.0，油锅炉和燃气锅炉的热效率取 0.85；柴油机和燃气机的废热回收率取 0.60。地

7、源热泵地下埋管承受垂直套管，孔深 100m，埋管承受高密度聚乙烯(HDPE)管，单位长度钻孔的换热量取 35Wm 2 。地源热泵的使用寿命为 15a，系统供暖总容量为700kW。能耗指标电价 0.4 元/(kw.h)，柴油价格为每公斤 3.0 元，柴油热值为 41868kJkg，目前哈尔滨地区还没有自然气进户，自然气价格以全国大部份城市管道自然气平均供给价格 1.6 元/m 3 计算，自然气热值为 36533kJm 3 。收费标准供暖收费标准以哈尔滨地区目前供暖收费标准每年每平方米 31 元为标准， 目前国内供冷没有收费标准，本文以单体空调年运行本钱每年每平方米 23.6 元(包括电费、单体空

8、调折旧费、修理费，单体空调的使用寿命以 10a 计算)为供冷收费标准来进展经济参数的计算和分析。计算内容1初投资、年总本钱、年经营本钱；现金流量表，即现金流量表中相关的经济指标如财务净现值、净现值率及静态投资回收期。计算结果与分析经济参数分析比较初投资的比较初投资计算中包括了从冷热源、管网到室内终端的全部投资项，见图1，其中单位钻孔费用为 100 元/m，套管管材费用50 元/m，其他费用参考文献7，10， ll，12。地源热泵和承受其他热源形式的热泵相比，其初投资要高出很多，主要由于地源热泵的钻孔费和地下埋管材料费很高，占总投资的一半以上。在一样条件下，电动热泵的初投资最高，其次是燃气热泵，

9、最低的是柴油机热泵，主要是由于燃气热泵和柴油机热泵对燃气机和柴油机的排烟和冷却水的废热进展回收， 从而降低了热泵的供暖设计容量，使得地下埋管的设计容量削减，降低了初投资， 同时电动热泵和燃气热泵分别有额外的电力扩容费和自然气安装费；在其他条件一样的状况下，系统承受燃气锅炉作为关心锅炉的初投资最高，电锅炉次之，油锅炉最低；在驱动源和关心锅炉一样的状况下，系统的初投资随着关心热源容量的增加而降低。图 1 初投资年经营本钱的比较图 2 所示地源热泵系统的年经营本钱。在一样条件下，燃气热泵的平均年经营本钱比电动热泵低 18.3，柴油机热泵的平均年经营本钱比电动热泵高19.1；在其他条件一样的状况下，系

10、统关心锅炉承受电锅炉的年经营本钱最高， 油锅炉次之，燃气锅炉最低；当关心热源容量从 0 增加到 300kW，只有柴油机热泵和电动热泵加燃气锅炉的年经营本钱是随着关心热源容量的增加而递减的， 其他组合的年经营本钱随着关心热源容量的增加都是略降低后渐渐递增.年总本钱的比较图 3 所示地源热泵系统的年总本钱。年总本钱是在年经营本钱的根底上加上系统设备折旧费，所以年总本钱是由年经营本钱和初投资打算的。虽然柴油机热泵的平均年经营本钱要比电动热泵高 18.3，但是由于柴油机热泵的初投资比电动热泵低很多，柴油机热泵的年总本钱只比电动热泵高 2；燃气热泵的年总本钱比电动热泵低 18.8。在其他条件一样的状况下

11、，关心锅炉承受电锅炉的年总本钱最高，油锅炉次之，燃气锅炉最低。关心热源容量/kW 图 2 年经营本钱关心热源容量/kW 图 3 年总本钱净现值和净现值率的比较图 4 和图 5 分别所示地源热泵系统的净现值和净现值率.从图中可以知道， 这 9 种组合的净现值和净现值率都小于零。燃气热泵的净现值和净现值率都比电动热泵和柴油机热泵大，其中燃气热泵加 190kW 关心燃气锅炉的系统净现值最大，所以它的经济性最正确。但是目前哈尔滨地区包括国内很多地方都没有管道自然气供给，这种状况下，电动热泵加 180kW 关心油锅炉系统为第 2 个选择方案。关心热源容量/kW 图 4 净现值关心热源容量/kW 图 5

12、净现值率静态投资回收期的比较图 6 所示为静态投资回收期，其中柴油机热泵的回收期大于 15a，未在图中表示。燃气热泵加 190kW 关心燃气锅炉系统的静态投资回收期为 8.97a；电动热泵加 180kW 的关心油锅炉的投资回收期为 11.0a。对于这两种系统组合方案，由于净现值和净现值率都小于零，在目前的收费标准下，从经济上考虑是不行行的。但是净现值小于零并非代表亏损，它们的静态投资回收期均小于 15a(地源热泵的使用寿命)，说明只是达不到 8的收益率，并非亏损。图 7 所示这两种系统组合方案的净现值与静态投资回收期，在供冷收费保持不变的状况下，在不同供暖收费下的变化曲线。从图中可以看出，对于燃气热泵加 190kW 关心燃气锅炉的系统，只要供暖收费增加到每年每平方米 32.14 元， 净现值就大于零，即到达 8的收益率，此时的静态投资回收期为 8.56a3 对于电动热泵加 180kW 关心油锅炉的系统，只要供暖收费增加到每年每平方米 37.61元，净现值就大于零，静态投资回收期缩短到 8.56a。关心热源容量/kW 图 6 静态投资回收期关心热源容量/kW图 7 净现值 P I 与供暖收费值的变化关系结论1燃气热泵加 190kW 关心燃气锅炉的地源热泵系统为最正确方案。在