地表水源热泵系统的全寿命周期成本分析
绿色建筑工程全寿命周期节能实施及增量成本分析
摘要绿色建筑评价中，节能评价是评价标准的重要组成部分，节能与能源利用包括降低建筑能耗、提高用能效率、使用可再生资源三项。
绿色建筑工程全寿命周期节能实施中运用绿色建筑技能技术，被动节能设计、太阳能热水系统、通风空调系统是最普及。
其中如何主动利用太阳能及自然通风到采用合适的通风空调被动的空间制冷，是公用建筑的降低建筑能耗的重点，本文以海棠湾五星级酒店建筑为例，从设计方案、施工过程及运营阶段的绿色建筑全寿命周期中，重点探讨绿色建筑节能实施中利用太阳能、自然通风和水源热泵的增量成本及效益、增量成本和静态投资回收期分析。
关键词：被动节能设计水源热泵增量成本静态投资回收期一、海棠湾某酒店项目节能设计及节能技术运用1、工程概况1）项目名称：海棠湾某酒店项目2）项目位置：海南省三亚市3）建设规模：用地面积：192624.36㎡；项目总建筑面积：108279.15平方米，建筑占地面积2.3万㎡，绿地60.3%，建筑高度27.6m，其中地上6层，地下3层。
2011年8月8日竣工。
2012年1月该项目获得建设设计标识三星级认证，2015年12月获得绿色建筑三星级标识认证。
2、被动节能设计要求项目考虑到三亚夏热冬暖的气候特点，维护结构及平面设计及组合等方面考虑到了降低建筑能耗、提高用能效率。
2.1项目在进行建筑设计时，充分考虑了与建筑节能关系密切的建筑平面设计与组合、窗墙比、建筑体形、建筑体量诸多方面进行考虑，设计出符合节能标准要求的节能建筑。
2.2建筑的长宽比对于节能也有很大影响。
窗户是耗热的薄弱环节，是节能的重点部位，改善建筑物窗户（包括阳台门）的保温性能和加强窗户的气密性是节能的关键措施。
项目建筑群体组合能达到建筑间形成气流通道，主导风可顺畅到达各建筑物，有效利用了建筑向阳面和背阴面形成风压差，建筑周围立面的通风口开启较多，建筑外窗可开启面积大于30%南北两侧风口位置对称分布，室内空间通透，易形成“穿堂风”，有利于室内自然通风和采光。
西安市某水源热泵系统经济性分析
西安市某水源热泵系统经济性分析1. 能源利用效率分析水源热泵系统是一种利用水源进行热能交换，从而实现供暖和制冷的技术手段。
相比传统的供暖方式，如锅炉供暖和电力供暖，水源热泵系统具有更高的能源利用效率。
根据相关数据显示，水源热泵系统的能源利用效率可高达300%以上，而传统的供暖方式往往只有70%~90%的效率。
从能源利用效率的角度来看，水源热泵系统具有非常明显的优势，可以帮助降低能源消耗，减少对传统能源的依赖。
2. 投资回报期分析水源热泵系统的建设和运行需要一定的投资成本，包括设备采购、安装调试、系统运行和维护等费用。
因此需要对投资回报期进行详细分析。
据相关数据统计，一般情况下，水源热泵系统的投资回报期在5年到8年左右。
而且随着技术的不断进步和市场的竞争，其投资回报期还有望进一步缩短。
从长期来看，水源热泵系统的投资回报期是非常可观的。
3. 社会效益分析从社会效益的角度来看，水源热泵系统具有明显的优势。
其采用了清洁能源，可以减少对传统能源的消耗，有利于推动低碳环保的发展。
水源热泵系统的设备制造和安装维护过程会带动相关产业的发展，创造就业机会，促进经济增长。
而且，由于其能源利用效率高，还可以减少空气污染和温室气体排放，有利于改善环境质量，提升城市形象。
4. 生命周期成本分析水源热泵系统的生命周期成本主要包括设备投资成本、运行维护成本和能源消耗成本等。
从生命周期成本的角度来看，虽然水源热泵系统的设备投资成本较高，但由于其长期的运行维护成本低，以及能源消耗成本的降低，其生命周期成本还是相对较低的。
而且随着技术的不断创新和市场的竞争，其生命周期成本还有望进一步降低。
5. 风险分析在水源热泵系统的经济性分析中，还需要考虑到一定的风险因素。
水源热泵系统的建设和运行存在一定的技术风险，需要有相关的技术支持和保障。
由于市场的不确定性和政策的变化，水源热泵系统的投资回报周期可能会受到一定的影响。
在进行经济性分析时，需要全面考虑这些风险因素，合理制定相应的风险控制措施，降低风险对系统经济性的影响。
地源热泵系统运行费用分析
120天供冷，取0.85负荷系数
燃气
热燃气消耗/年
立方
3.15
556416
1752710
120天供暖，取0.6负荷系数
冷燃气消耗/年
立方
3.15
335070
1055470
120天供冷，取0.85负荷系数
合计
3246357
平米单价
64.93
年运行费用（元/㎡）
（2207.25KW/天×120天+2617.5KW/天×120天）×1.2元/度÷10000㎡=69.5元/㎡
计算说明
1
地源热泵主机按标准工况计算负荷，实际运行过程中COP值会较假定的低，主机在以上四种工况下的制冷COP值分别假设为4.8、3.7、3.2、2.7。制热分别为4.8、3.2、2.7、2.4
39
240.75
一天总耗电量
2207.25
冬季
空调负荷比例
一天中运行时间（10小时）
空调总功率（KW）
水泵总功率
系统耗电量KW.H
10Βιβλιοθήκη 270×1390
0.75
2
270×4.8÷3.2
39
685.5
0.5
5
270×4.8÷2.7
39
1410
0.25
3
270×4.8÷2.4
39
522
一天总耗电量
2617.5
2
本计算数据参考行业一流品牌设备参数，运行时间和设备开启率如上表假设，实际运行耗电受环境和使用情况影响会有波动。
以50000㎡建筑物为例直燃机系统运行费用分析表
类别
细项
单位
单价
工程量
住宅项目使用地源热泵技术的成本分析
空调即空气调节器，是指用人工手段，对空间内环境空气的温度、湿度等参数进行调节的设备。
我们常用的传统家用空调壁挂式、立柜式、窗式、VRV等对使用者及环境产生诸多问题。
容易得“空调病”、占用墙壁或地面空间、耗能、年使用费相对高等。
技术世界的问题靠技术进步来解决。
于是，在上世纪初，出现了这种新型的空调系统--地源热泵空调系统。
1、地源热泵空调系统简介地源热泵技术，是利用地下恒温层中土壤一年四季温度稳定、具有巨大的蓄热蓄冷能力的特点，冬季把土壤中热量“取”出来，给室内采暖；夏季把室内的热量“取”出来，释放到地能中去，这样一个年度一个冷热循环，且不向外界排放任何废气、废水、废渣，实现节能、减排，是一种理想的“绿色空调”。
基本原理如下图所示：地源热泵系统的能量主要是自然能源，它耗电量少、维护费用低，地下部分寿命可达50年、地上30年，被认为是一种免维护空调。
与普通空调系统的主要差异在于以下5项：地源热泵系统由三个部分组成：室外地能换热系统、机房系统、室内末端系统。
如下图所示：在欧美发达国家，地源热泵空调系统已有近100年历史、早已相当普及。
o1912年，瑞士专家提出地源热泵的概念o1946年，美国在俄勒冈州的波兰特市建成第一个地源热泵系统o1980年代后期，地源热泵技术趋于成熟，美国成为生产和使用的头号大国。
我国对地源热泵空调系统的引入时间较晚，而且由于前期的一次性投资大、场地限制这两个原因造成其推广受阻，仅在南方及部分大城市应用略多。
我国在绿色建筑、节能城市建设等多个领域推广地源热泵这项新能源技术。
（本节主要内容来源于百度百科，特此说明）下面分享我所经历过的地源热泵项目案例，通过系统地成本分析，了解其成本构成及特点，并分析优化方法，让这种夏天送“凉”、冬天送“暖”的节能技术被更多了解、推广、使用。
2、项目概况本项目是民用住宅，位于上海市松江区，项目完工时间为2015年。
总用地面积26,951㎡，总建筑面积62,392㎡（其中地上42,049㎡，地下20,343㎡）。
地源热泵全年运行费用分析
全年低温辐射采暖运行费用.运行费用分析比较：制冷机选用二大一小三台机组，300冷吨两台，150冷吨一台，（共2637KW计算），以适应不同负荷时制冷机能处于高效状态下运行。
采暖总热量约1.2MW（1200KW）。
选用地源热泵机组LTLHM-370，制冷量1300KW，功率245.4KW；制热量1400KW，功率324.6KW。
循环泵功率（估算）：37KW（一用一备）补水泵功率（估算）：4KW（一用一备）地埋管循环泵功率（估算）：30KW（一用一备）冬季使用一台机组。
A、地源热泵系统，冬夏两用夏季各设备的配电功率a.地源热泵机组：夏季245.4kW/台*2台。
b.空调侧循环泵：37kW/台。
c.地埋管侧循环泵：30kW/台。
d.空调水电子水处理仪：0.2 kW/台。
e.埋管侧电子除垢仪：0.2 kW/台。
f.水泵4kw/台地埋管热泵工程运行费用如下：1、电价按0.80元/KWH。
2、夏季制冷90天，每天间歇运行8小时。
3、空调同时使用率取0.8。
4、机组运行率取65%。
夏季运行费用： 90×8×0.8×（0.2×2+4+30+245.4×2+37）×65%×0.8=16.8万元。
·冬冬季各设备的配电功率a.地源热泵机组：冬季324.6kW/台*2台。
·b.空调侧循环泵：37kW/台。
·c.地埋管侧循环泵：30kW/台。
·d.空调水电子水处理仪：0.2 kW/台。
·e.井水电子除垢仪：0.2 kW/台。
·f.补水泵：4kW/台。
····地埋管热泵工程运行费用如如下:1、电价按0.80元/KWH。
2、冬季制热120天，每天间歇运行8小时3、空调同时使用率取0.8。
4、机组运行率取65%。
冬季运行费用： 120×8×0.8×（0.2×2+4+30+324.6+37）×65%×0.8=15.8万元。
无干扰地热供热全寿命周期经济效益分析
ENERGY FOR METALLURGICAL INDUSTRYMay.20213无干扰地热供热全寿命周期经济效益分析张哲菲1刘洪涛2何鹏'李国平1（1.西安交通大学经济与金融学院，2.西咸新区痒西新城能源发展有限公司，3.西安电子科技大学经济与管理学院）摘要对地热资源进行了宏观分析，提出了无干扰地热供热成本及经济效益分析模型。
在政府补贴的情况下，无干扰地热供热采暖季月单位面积收入和成本分别为7.05元/（月•mJ、3.95元/（月・0?）。
将无干扰地热供热与燃煤、天然气供热方式进行了初始投资及成本对比分析，发现无干扰地热供热初始投资为142.70元/!『，相对较小，且运行期费用最低。
无干扰地热供热在利润空间以及生态环境保护上具有较大优势。
关键词地热能清洁能源无干扰地热经济效益政策建议文献标识码：A文章编号：1001-1617（2021）03-0003-05Life cycle economic benefit analysis of undisturbed geothermal heatingZhang Zhefei1Liu Hongtao2He Peng3Li Guoping1(1.Xi'an Jiaotong University,2.Xixian New Area Fengxi New Town Energy Development Co.,Ltd.,3.Xidian University)Abstract Based on the macro analysis of geothermal resources,the paper puts forward the cost and e-conomic benefit analysis model of non-interference geothermal heating.Under the condition of government subsidies,the monthly revenue and cost of non-interference geothermal heating season are7.05yuan/(month•m2 )and3.95yuan/(month•m2),respectively.By comparing the initial investment and cost of non-interference geothermal heating with coal-fired and natural gas heatingmodes,it is found that the initial investment of non-interference geothermal heating is142.7yuan/m2,which is relatively small,and the operating cost is the lowest.The non一interference geothermalheating has great advantages in profit space and ecological environment protection.Keywords geothermal energy clean energy undisturbed geothermal energy economic benefitspolicy recommendations我国传统供暖方式热源有煤、天然气、太阳能和电能等，其中燃煤供暖面积约占总供暖面积的80%。
水源热泵机组方案及费用分析
水源热泵机组方案及费用分析
设计要求：夏季制冷，冬季制热，主机选用水源热泵机组，商城内末端采用风机盘管加新风系统.
空调设计负荷：夏季冷负荷Q冷=7719KW Q热=3434KW
一、设计标准：
1.1室外空气设计参数
夏季空调室外计算干球温度30.5℃，湿球温度22.0℃
冬季空调室外计算干球温度-18℃，相对湿度58%
1.2空调系统冷热水设计参数
冷冻水供回水温度7~12℃
冷却水进出水温度15.5~28℃
1.3空调负荷
二、中央空调系统设计方案
水源热泵机组的特点是：环保、节能，运行费用低的特点。
三、中央空调系统设备初投资及运行费用一览表
四、水源热泵中央空调系统设备初投资预算
报价说明：
1、以上报价未包动力电及相关控制系统部分。
2、以上报价未包与之相关的土建施工及欲埋套管部分。
3、以上报价未含与之相关的打井及室外管网部分。
五、中央空调的运行费用计算
说明：1、电价按0.6元/M2
2、夏季制冷90天，每天8小时；冬季制热150天，每天8小时。
4、空调水泵耗电225KW（75KW*3），潜水泵耗电（估算）180KW（30*6KW）
与直燃型（燃煤气）溴化理机组运行费用比较
选用220万大卡直燃型（燃煤气）溴化理机组（燃煤气）三台，下面为运行费用分析。
说明1.电价按0.6元/m2，煤气按1.7元/m3
2.夏季制冷90天，每天8小时；冬季采暖150天，每天8小时
3.空调水泵耗电225KW（75KW*3台）；冷却水泵耗电270KW（90KW*3台）
运行费用比较
直燃机年运行费用比水源热泵高130万元。
基本知识点四寿命周期成本分析在方案中的应用一、工程寿命周期成本
基本知识点四：寿命周期成本分析在方案中的应用一、工程寿命周期成本工程寿命周期是指工程产品从研究开发、设计、建造、使用直到报废所经历的全部时间。
在工程寿命周期成本（LCC）中，不仅包括经济意义上的成本，还包括环境成本和社会成本。
要求考生重点掌握的是其中的资金成本，它由建设成本（设置费）和使用成本（维持费）组成。
在工程竣工验收之前发生的成本费用归入建设成本，工程竣工验收之后发生的成本费用（贷款利息除外）归入使用成本。
二、寿命周期成本评价方法寿命周期理论的评价方法：费用效率（CE）法；固定效率法；固定费用法；权衡分析法等。
分析评价中必须考虑“资金的时间价值”。
1.费用效率（CE）法费用效率（CE）是指工程系统效率（SE）与工程寿命周期成本（LCC）的比值。
其计算公式如下：CE=SE/LCC=SE/（IC+SC）即：费用效率=工程系统效率/工程寿命周期成本=工程系统效率/（设置费+维持费）CE值愈大愈好。
如果CE公式的分子为一定值，则可认为寿命周期成本少者为好。
运用费用效率法（CE）进行方案选优的计算步骤：（1）对方案的投资“成果”进行分析，列出系统效率（SE）所包含的主要项目，并计算SE；（即收益）（2）分析投资方案的寿命周期成本（LCC），分别列出设置费（IC）和维持费（SC）所包含的项目，并计算LCC；（即成本）（3）分别计算各方案的费用效率：CE=SE/LCC=SE/（IC+SC）；（即：费用效率＝收益／成本）（4）比较各方案的费用效率，选择费用效率值最大的为最优方案。
2.固定效率法和固定费用法固定费用法，是将费用值固定下来，然后选出能得到最佳效率的方案。
固定效率法，是将效率值固定下来，然后选取能达到这个效率而费用最低的方案。
各种方案都可用这两种评价法进行比较。
3.权衡分析法权衡分析是对性质完全相反的两个要素做适当的处理，其目的是为了提高总体的经济性。
寿命周期成本评价法的重要特点是进行有效的权衡分析。
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地表水源热泵系统的全寿命周期成本分析
1、概述
由于国家对可再生能源利用项目的扶持，2005 年以来，地表水源热泵系统在我国得到了迅速发展。
到2008 年底截止，在国家可再生能源建筑应用示范项目中，就有超过80 万m2 的项目使用地表水源热泵，随着这一技术的不断发展，它的运用将会更广泛。
但每一项新技术的运用，均存在适应性和合理性。
影响地表水源热泵系统的因素较多，合理使用地表水源热泵系统，是该系统目前飞速发展中应重视的问题。
目前工程决策的方法较多，如净年值比较法、费用现值比较法、费用年值比较法、最低价格比较法、全寿命周期成本分析法等。
全寿命周期成本分析法是目前应用较多的工程评价方法。
全寿命周期成本(LCC，Life Cycle total Cost)是指设备或系统从诞生到报废的整个期间需要的费用总和，它往往数倍于设备购置费用。
地表水源热泵系统作为一个相对复杂的系统，若合理使用，其节能和环保优势明显，但初投资是影响系统推广的主要因素之一。
全寿命周期成本分析从系统在整个寿命周期内的所有成本出发，考虑成本的时间价值，从经济性角度出发去评价方案设计的合理性，将LCC 设计思想应用于地表水源热泵系统设计中，以最经济的寿命周期成本实现系统各方面的功能，这才能为地表水源热泵的合理应用提供依据。
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2、地表水源热泵系统全寿命周期成本构成及计算数学模型
2.1 全寿命周期成本构成
全寿命周期成本由初投资成本、运行与维护成本、废弃处理成本三方面组成。
1)初投资成本
初投资成本为工程建设所进行的勘察、设计、设备采购、施工安装，直至进入系统运行之间所发生的一切成本。
对于地表水源热泵系统而言，水体的勘察成本和取水部分的施工安装成本是应重点考虑的问题。
2)运行与维护成本
运行与维护成本指运行所产生的能源费用，即电费和燃料费用等，运行人员的工资，以及检查和维修保养费等。
若地表水源热泵的取水温度过高，取水能耗过大，或者水处理代价过高，均严重影响地表水源热泵的运行和维护成本。
3)废弃处理成本
废弃处理成本具体指到空调系统寿命终止期后发生的处理成本，包括拆除处置、环保处理等产生的成本。
这里的寿命终止期可以指从设备使用的角度上来分析已不具备使用条件，也可指设备的经济寿命，即从经济性的角度上，可以更新替换，来获取更经济的效果。
对于上述成本构成中，运行成本将是影响地表水源热泵系统全寿命周期成本的重要因素。
2.2 全寿命周期成本计算的数学模型
运用全寿命周期成本方法分析地表水源热泵系统首先要建立
成本数学模型，主要考虑系统的建设费用和运行费用，计算其寿命周期成本，按系统初投资费用、运行成本、维护成本和残值，并考虑各经济因素的修正，建立LCC 计算的数学模型。
3、地表水源热泵系统经济性分析
3.1 冷热源方案
以重庆市某地表水源热泵系统工程为例。
该项目属于会所、度假类休闲产品建筑，-1F和-2F 为车库和库房、办公等后勤用房，1F 为会所用房，包括大堂、餐厅、淋浴房、VIP 房、会议室等，2F 为中餐餐厅。
该项目空调面积为10000 m2 左右。
夏季空调设计冷负荷1973KW，冬季空调设计热负荷1568 KW。
现选取其他两种常见的冷热源方案与地表水源热泵系统比较，方案1 为普通螺杆制冷机组+锅炉，方案2 为风冷热泵系统，方案3 为地表水源热泵系统。
3.2 系统初投资
由于本文主要讨论空调工程各方案在整个寿命周期内的经济性和运行性能，机房土建费用已包括在土建部分中，该部分成本不再计入各方案初投资中。
而三个方案的末端设备均采用风机盘管+新风系统，末端部分造价费用相同，按照现行的报价计算为100 万元。
为了遵循经济评价可比性原则，设备价格均以厂家现行报价为准。
3.3 运行能耗费用
3.3.1 各方案机组年耗电量
根据重庆的气象条件，运行时间按照夏季运行3 个月，冬季
运行3 个月，每个月按30天，每天运行9 小时计算。
由于集中空调系统全年大部分时间在部分负荷工况条件下运行，因此在设备全年能耗计算时，应求出设备的部分负荷性能系数。
本文三个方案统一参照《公共建筑节能设计标准》(GB 50189-2005)关于冷水(热泵)机组在部分负荷工况条件下的综合部分负荷性能系数(IPLV 值)规定的最低值[8]进行计算，水冷螺杆制冷机组和水源热泵机组分别取4.81，风冷热泵机组取2.8。
下面以方案3 水源热泵机组为例，机组年耗电量计算如下：(1973×9×30×3 + 1568×9×30×3)/4.81= 596302 KWh。
3.3.2 各方案中辅助设备的年耗电量
辅助设备包括冷冻水泵，冷却循环水泵，取水泵(地表水源热泵系统使用)，冷却塔等，均按设计功率计算。
各方案室内末端设备均采用相同方案，故耗电量不予考虑。
本工程中的湖水经过板式换热器后，不是直接排入湖体中，而是根据业主景观需求，回水用于制造人工溪流流入湖内。
回水经过与周围环境充分的换热，使得流入湖体时的水温更接近湖水温度。
因此，在计算地表水源热泵系统全年运行费用的时候，把取水泵的能耗按两种情况分别分析，一是算为整个空调系统能耗的一部分(方案3)，二是不算为系统能耗(方案4)。
按照重庆市目前的能源价格，商业电价为0.828 元/KWh，商业天然气价格为2.05 元/m3，水价为2.5 元/ m3。
3.4 维护成本
①人工费用：鉴于各方案的工作量不一样，该项目方案1、方案3 和方案4 需要管理人员3 人，方案2 需要管理人员2 人即可完成日常的维护工作，每人每月工资按1800 元计算。
②维修费用：设备维修费用按照折旧费用的10%计算，设备折旧年限为20 年，残值率按4%计，得到各方案的维护成本。
3.5 全寿命周期成本计算
各方案的设备使用寿命按设备已使用状况调查，取值为螺杆式冷水机组20 年，水源热泵机组20 年，风冷热泵机组15 年，锅炉15 年，冷却塔15 年。
当各方案的使用寿命不同时，一般换算成相同的经济寿命来进行比较，本文按20 年计算。
折现率取10%，根据式(2)，以方案 3 为例，计算其全寿命周期成本。