地表水源热泵系统全寿命周期成本分析

论文摘要

地表水源热泵技术在我国的应用日益增加,但该项技术的推广也面临着技术经济优化问题。目前的建设方主要考虑的是一次性投资,而对运行费的回收考虑不多,另一方面,由于影响地表水源热泵系统涉及的因素较多,这也影响了对后期运行费的评估。从外部环境看,随着能源价格的普遍上涨及环境问题的严峻性,能耗较高的空调系统迫使人们不得不关注全寿命周期成本理论(Life Cycle Cost,简称LCC)。全寿命周期成本分析引导决策者和设计人员自觉地、全面地考虑空调方案的建设成本和运行成本,在方案决策时,按照LCC最小化的原则选择最佳方案。本文应用全寿命周期成本的思想,对地表水源热泵系统进行LCC分析与评价,并分析影响其成本的关键因素。论文引入了全寿命周期成本理论到地表水源热泵系统中,分析其LCC构成体系,并给出了LCC的计算方法。对LCC计算方法中的折现率、寿命周期和通货膨胀率等影响因素进行了定性和定量分析。以传统空调系统为参照对象,从地表水源热泵系统LCC构成体系的初投资和运行成本运用权衡分析法,分析得到了不同条件下地表水源热泵系统运行成本的限值以及地表水源热泵系统相对于传统空调系统的初投资的限值。利用DOE能耗分析软件,对重庆市办公楼、商场和宾馆三类典型公共建筑全年空调动态负荷进行分析,以模拟得出的空调负荷时间频数为基础,建立了利用地表水源热泵系统能耗模型计算系统全年运行能耗的方法。以水源热泵机组运行工况为基础,分别对三类典型公共建筑运用地表水源热泵系统进行LCC计算,并以传统空调系统为参照对象进行了比较分析,从地表水源热泵系统的取水温度、取水方式和水泵运行方式等方面对LCC的影响进行了分析,得到如下结论:夏季取水温度比冬季取水温度对LCC的影响更显著,并且在某特定的取水温度下,即使在某时间工况下相比传统空调系统节能,但从全寿命周期看,其LCC值却高于传统空调系统;以初投资较高的渗滤取水方式为例,以其不同的投资成本方案为研究对象,定量分析得到了适当的取水温度以及控制取水系统的初投资,其全寿命周期是合适的结论;论文对取水水泵变频运行和定频运行对地表水源热泵系统年运行能耗的影响进行了分析,并得到了其对LCC的影响度。针对LCC分析中的不确定性因素引入敏感性分析,并运用单因素敏感性分析法对地表水源热泵系统的LCC进行了分析,寻求得到了敏感性最强的因素即电价和初投资,并得到了决策时这两个因素的变动对决策结果的影响度。论文最后以重庆市某实际地表水源热泵工程为例,根据该项目取水工程回水的用途,按取水能耗的计算方式和传统空调系统进行了对比分析;并利用该工程地表水源热泵系统夏季运行情况的实测数据,对该地表水源热泵系统LCC进行估算,并与LCC理论计算值进行了对比分析。本文将全寿命周期成本理论引入到地表水源热泵系统中,分析了影响LCC值的各种影响因素,并对各种因素影响条件下的LCC值进行了定量分析。以权衡分析等方法为基础建立了一套可行的LCC计算流程以及地表水源热泵系统的评价比较方法,能够为有序推广地表水源热泵系统的发展奠定一定的经济理论基础。

论文目录

• 中文摘要
• 英文摘要
• 1 绪论
• 1.1 课题提出的背景
• 1.2 地表水源热泵系统应用概述
• 1.3 LCC 方法研究现状和发展趋势
• 1.3.1 国内外LCC 技术研究概况
• 1.3.2 LCC 技术在暖通空调领域的应用
• 1.4 研究的内容和意义
• 2 全寿命周期成本分析概述
• 2.1 全寿命周期成本的概念和内容
• 2.1.1 全寿命周期成本的涵义
• 2.1.2 全寿命周期成本的分类
• 2.1.3 全寿命周期成本分析的必要性
• 2.2 全寿命周期成本构成体系
• 2.2.1 一般建设项目LCC 构成体系
• 2.2.2 地表水源热泵系统LCC 构成体系
• 2.3 LCC 影响因素分析
• 2.3.1 折现率
• 2.3.2 寿命周期
• 2.3.3 通货膨胀率
• 2.4 LCC 计算模型
• 2.4.1 费用估算方法
• 2.4.2 LCC 计算方法
• 2.5 LCC 评价方法
• 2.6 本章小结
• 3 地表水源热泵系统LCC理论分析基础
• 3.1 LCC 计算过程
• 3.1.1 成本预测方法
• 3.1.2 LCC 技术的简化原理
• 3.1.3 建设成本计算
• 3.1.4 运行能耗成本
• 3.1.5 管理维护成本
• 3.2 LCC 分析比较方法
• 3.2.1 运行成本权衡分析
• 3.2.2 初投资权衡分析
• 3.2.3 系统运行效率权衡分析
• 3.3 本章小结
• 4 建筑全年动态负荷特征模拟分析
• 4.1 空调动态负荷模拟的重要性
• 4.2 DOE-2软件简介
• 4.3 典型建筑模型建立
• 4.3.1 重庆市公共建筑基本信息分析
• 4.3.2 办公楼建筑模型
• 4.3.3 商场建筑模型
• 4.3.4 宾馆建筑模型
• 4.3.5 新风负荷计算
• 4.4 空调动态负荷结果分析
• 4.4.1 峰值负荷分析
• 4.4.2 逐时空调动态负荷
• 4.4.3 月空调负荷分布
• 4.4.4 空调负荷率的时间分布
• 4.5 本章小结
• 5 空调系统LCC分析研究
• 5.1 建设成本计算分析
• 5.1.1 系统设备选型
• 5.1.2 建设成本计算
• 5.2 空调系统LCC 计算分析
• 5.2.1 两种方案年运行能耗分析
• 5.2.2 两种方案年运行成本分析
• 5.2.3 空调系统LCC 计算分析
• 5.3 取水温度对LCC 的影响分析
• 5.3.1 冷却水进水温度对系统效率的影响
• 5.3.2 地表水体水温调研数据
• 5.3.3 取水温度对LCC 的影响分析
• 5.3.4 机组效率的说明
• 5.4 取水方式对LCC 的影响分析
• 5.4.1 常见取水方式
• 5.4.2 渗滤取水方式LCC 分析
• 5.5 水泵变频与定频运行对LCC 的影响分析
• 5.5.1 地表水源热泵系统水泵变频运行的必要性
• 5.5.2 水泵在部分负荷率下耗电功率的确定
• 5.5.3 水泵变频与定频运行能耗与系统LCC 分析
• 5.6 本章小结
• 6 敏感性分析与权衡分析
• 6.1 敏感性因素和分析方法
• 6.2 LCC 单因素敏感性分析
• 6.2.1 办公楼LCC 值敏感性分析
• 6.2.2 商场LCC 值敏感性分析
• 6.2.3 宾馆LCC 值敏感性分析
• 6.2.4 小结
• 6.3 初投资与系统EER 的权衡分析
• 7 实际工程LCC理论与实测计算分析
• 7.1 工程简介
• 7.2 理论LCC 值计算分析
• 7.2.1 空调方案初投资
• 7.2.2 各方案LCC 值比较
• 7.3 实测数据LCC 值计算分析
• 7.3.1 测试情况介绍
• 7.3.2 实测数据分析
• 7.3.3 实测数据计算LCC 值
• 7.3.4 理论LCC 值与实测数据计算LCC 比较分析
• 7.4 本章小结
• 8 结论与展望
• 8.1 结论
• 8.2 展望
• 致谢
• 参考文献
• 附录