空調(diào)制冷結(jié)合地板輻射供暖的經(jīng)濟性分析

張 鵬 岳曉敏

(1.山西中創(chuàng)建筑設(shè)計有限公司，山西 太原 030024; 2.山西省建筑科學(xué)研究院，山西 太原 030001)

0 引言

中央空調(diào)制冷結(jié)合地板輻射供暖的雙系統(tǒng)，能夠很好地滿足尤其是寒冷及嚴寒地區(qū)室內(nèi)人員的冷熱舒適性，雙系統(tǒng)在滿足人員舒適性要求的同時投資成本加大，運行成本降低。該系統(tǒng)形式是否應(yīng)該得到廣泛的應(yīng)用，取決于它的經(jīng)濟性。本文以實際工程為例，對該雙系統(tǒng)與中央空調(diào)制熱制冷的單系統(tǒng)投資成本及運行費用進行了對比分析。

1 系統(tǒng)介紹

中央空調(diào)系統(tǒng)由于冷空氣的下沉作用，制冷優(yōu)勢明顯，但由于空調(diào)系統(tǒng)采暖為對流采暖，地面輻射采暖為輻射和溫度雙重作用采暖，因此后者造成了更為符合人體散熱要求的熱狀態(tài)，與前者相比，舒適感有了大的提高。相比于空調(diào)系統(tǒng)，地面輻射采暖系統(tǒng)室內(nèi)沿高度方向上的溫度分布比較均勻，溫差梯度小，無效熱損失大為減少。因此中央空調(diào)相比于地板輻射采暖，其供暖效果并不理想;而地板輻射供冷一方面由于供冷量比較小，另一方面地板表面結(jié)露的問題得不到有效解決，雖然目前很多學(xué)者對此作了大量的研究，但還得不到大范圍的推廣。中央空調(diào)制冷結(jié)合地板輻射供暖的雙系統(tǒng)兼顧兩者優(yōu)點，在中央空調(diào)單系統(tǒng)的基礎(chǔ)上增設(shè)地埋管，夏季采用空調(diào)系統(tǒng)供冷，冬季空調(diào)系統(tǒng)閑置不用，采暖系統(tǒng)運行同常規(guī)地板輻射采暖。

2 經(jīng)濟性分析

中央空調(diào)制冷結(jié)合地板輻射供暖的雙系統(tǒng)運行主要是相對于中央空調(diào)制冷制熱的單系統(tǒng)而言，因此在對該雙系統(tǒng)進行經(jīng)濟分析時，對該系統(tǒng)的初投資及運行成本與單系統(tǒng)相對比，進而分析其使用經(jīng)濟性。

2.1 初投資分析

與空調(diào)單系統(tǒng)制冷制熱相比，空調(diào)系統(tǒng)結(jié)合地板輻射采暖的雙系統(tǒng)初投資方面增加了地板輻射采暖系統(tǒng)的初安裝，對比時僅需對雙系統(tǒng)增設(shè)的地板輻射采暖系統(tǒng)的費用進行統(tǒng)計即可得出雙系統(tǒng)相對于單系統(tǒng)增加的投資成本。

2.2 運行經(jīng)濟性分析

夏季單系統(tǒng)與雙系統(tǒng)制冷都采用中央空調(diào)，耗電量相同。冬季單系統(tǒng)采用中央空調(diào)制熱，雙系統(tǒng)采用地板輻射制熱。雙系統(tǒng)與單系統(tǒng)相比，熱源處設(shè)備及耗電量相同，中央空調(diào)末端空調(diào)用電，地板輻射采暖末端無耗電設(shè)備，雙系統(tǒng)比單系統(tǒng)節(jié)省了末端設(shè)備用電量。

2.3 投資回收期分析

投資回收期就是使累計的經(jīng)濟效益等于最初的投資費用所需的時間。是反映項目投資回收能力的主要靜態(tài)指標，本文指系統(tǒng)投入使用后節(jié)約運行資金量來回收投資的年限。投資回收期分為靜態(tài)投資回收期和動態(tài)投資回收期。靜態(tài)投資回收期是指在不考慮資金時間價值的前提下，以項目的凈收益回收其全部投資所需要的時間，動態(tài)投資回收期在靜態(tài)投資回收期的基礎(chǔ)上進一步考慮資金的時間價值。本文擬采用靜態(tài)投資回收期進行分析，靜態(tài)投資回收期的具體計算又分為兩種情況，一種是項目投產(chǎn)后其每年的凈收益相同，一種是項目投產(chǎn)后其每年的凈收益不同。本文假設(shè)系統(tǒng)運行后各年的節(jié)約資金量相同，忽略資金的時間價值。計算公式如下:

其中，Pt為靜態(tài)投資回收期;k為雙系統(tǒng)相對于單系統(tǒng)追加的初投資;A為系統(tǒng)投入運行后各年的資金節(jié)約量。

3 實例計算分析

以山西省太原市某辦公樓為例，該建筑面積12 674 m2，地下1層，為儲藏室及設(shè)備用房，地上6層，均為商業(yè)用房，1層～2層為洗浴用房，3層為辦公室，4層～6層為客房。室外設(shè)計參數(shù)采用太原市典型氣候年的氣象參數(shù)。冬季采用空調(diào)系統(tǒng)室內(nèi)設(shè)計參數(shù)設(shè)定見表1，采用地板輻射采暖室內(nèi)設(shè)計參數(shù)設(shè)定見表2，夏季室內(nèi)設(shè)計參數(shù)見表3。

表1 冬季采用空調(diào)系統(tǒng)室內(nèi)設(shè)計參數(shù)

表2 冬季采用地板采暖系統(tǒng)室內(nèi)設(shè)計參數(shù)

表3 夏季中央空調(diào)系統(tǒng)室內(nèi)設(shè)計參數(shù)

空調(diào)系統(tǒng)采用風(fēng)機盤管+獨立新風(fēng)。地板輻射采暖系統(tǒng)按照每平方米42元初安裝費用計算，該建筑采用雙系統(tǒng)初投資約增加53.2萬元(僅考慮暖通部分增加的投資成本，土建成本未考慮)。運行成本對冬季單系統(tǒng)空調(diào)末端用電量進行統(tǒng)計分析，按照文獻[1]的規(guī)定結(jié)合太原市的具體情況，太原市供暖季為11月1日～次年3月31日，共計151 d，合3 624 h。單系統(tǒng)空調(diào)末端用電量統(tǒng)計見表4。

表4 冬季空調(diào)系統(tǒng)末端設(shè)備用電量統(tǒng)計

取當?shù)厣虡I(yè)用電均價0.8元/(kW·h)，由表4得冬季空調(diào)系統(tǒng)末端設(shè)備累計用電量為102 088.5 kW，計算得出該工程單系統(tǒng)運行比雙系統(tǒng)運行所增加費用為8.2萬元/年。

代入式(1)計算可得該系統(tǒng)運行六年方可收回初投資。

4 結(jié)語

本文通過實際工程舉例計算，計算發(fā)現(xiàn)空調(diào)制冷結(jié)合地板輻射供暖的雙系統(tǒng)方式雖然能夠很好地滿足室內(nèi)人員冷熱舒適性的要求，彌補了單系統(tǒng)冬季供暖，夏季供冷的不足，但該系統(tǒng)方式在增加初投資的前提下，忽略考慮土建追加成本以及資金的時間價值后，運行經(jīng)濟優(yōu)勢并不明顯。

[1] GB 50019－2003，采暖通風(fēng)與空氣調(diào)節(jié)設(shè)計規(guī)范[S].

[2] GB 50189－2005，公共建筑節(jié)能設(shè)計標準[S].

[3] 朗四維.建筑節(jié)能與采暖空調(diào)方式探討[M].北京:中國建筑工業(yè)出版社，2001.