土壤源熱泵系統(tǒng)全壽命周期成本分析方法.pdf

1、近年來，由于經(jīng)濟(jì)高速發(fā)展以及能源和環(huán)境問題的日益嚴(yán)峻，太陽能、風(fēng)能、水能、地?zé)崮芎秃Ｑ竽艿瓤稍偕茉粗饾u受到了人們的重視，其中，地?zé)崮芤詫Νh(huán)境無害或危害極小、資源分布廣泛、適宜就地開發(fā)利用等優(yōu)點(diǎn)，更是得到了人們的青睞，因此，土壤源熱泵系統(tǒng)在國內(nèi)都得到了越來越多的關(guān)注和應(yīng)用。
　　目前，地埋管地源熱泵系統(tǒng)的經(jīng)濟(jì)性分析體系尚不是很成熟，大部分分析采用靜態(tài)的技術(shù)經(jīng)濟(jì)分析，而忽略了資金的時(shí)間價(jià)值，同時(shí)也忽視了地源熱泵系統(tǒng)在實(shí)際運(yùn)行中的能效

2、的變化性，因此，僅進(jìn)行靜態(tài)分析很難得到準(zhǔn)確的經(jīng)濟(jì)性分析結(jié)論。為了使經(jīng)濟(jì)性分析更與工程實(shí)際情況相符，就應(yīng)該在分析過程中考慮資金的時(shí)間價(jià)值以及系統(tǒng)的動(dòng)態(tài)能效，換句話說，就應(yīng)當(dāng)進(jìn)行地源熱泵系統(tǒng)的全壽命周期成本（LCC）分析。
　　本文首先分析了全壽命周期成本的內(nèi)容，進(jìn)而將全壽命周期成本得概念引入到地源熱泵系統(tǒng)與常規(guī)空調(diào)系統(tǒng)的經(jīng)濟(jì)性分析中。首先，計(jì)算得到兩個(gè)空調(diào)系統(tǒng)的初投資成本；然后，引入系統(tǒng)動(dòng)態(tài)能效比EER，計(jì)算得到空調(diào)系統(tǒng)各部分的運(yùn)行

3、、維護(hù)以及管理成本；最終，建立了地源熱泵系統(tǒng)全壽命周期成本（LCC）計(jì)算及評價(jià)模型。
　　本文進(jìn)行了建筑動(dòng)態(tài)逐時(shí)負(fù)荷的負(fù)荷特征分析。通過DeST空調(diào)負(fù)荷計(jì)算軟件，計(jì)算得到某實(shí)際建筑項(xiàng)目的全年動(dòng)態(tài)逐時(shí)負(fù)荷，并對全年動(dòng)態(tài)逐時(shí)負(fù)荷進(jìn)行了負(fù)
　　荷特征分析，分析采用的負(fù)荷特征量包括：峰值負(fù)荷脈沖性、負(fù)荷強(qiáng)度的變化性、歷年負(fù)荷總量的累積特性以及負(fù)荷持續(xù)性。然后將計(jì)算得到的全年動(dòng)態(tài)逐時(shí)負(fù)荷導(dǎo)入所編寫的Matlab計(jì)算程序，計(jì)算得到該建筑

4、地源熱泵系統(tǒng)的熱泵機(jī)組實(shí)際逐時(shí)制冷（熱）量、機(jī)組的啟停情況以及用戶側(cè)進(jìn)出機(jī)組的水溫。
　　換熱器管群換熱模型的建立以及邊界條件的設(shè)置。建立了地埋管換熱器周圍巖土的三維管群瞬態(tài)傳熱模型，通過有限差分方法對其微分方程及邊界條件進(jìn)行了離散。結(jié)合地埋管換熱器與周圍巖土的換熱量的關(guān)系式，利用Matlab編程，計(jì)算得到埋管進(jìn)水溫度的函數(shù)表達(dá)式的UDF函數(shù)文件，并作為所建立的三維管群瞬態(tài)傳熱模型的埋管進(jìn)口邊界條件，進(jìn)而展開全壽命周期時(shí)間內(nèi)的模擬

5、計(jì)算。根據(jù)有關(guān)文獻(xiàn)建立了常規(guī)空調(diào)系統(tǒng)冷卻水出水溫度的預(yù)測模型，利用Matlab編程，計(jì)算得到了冷卻塔動(dòng)態(tài)的逐時(shí)進(jìn)出水溫度。
　　本文對所建立的管群模型進(jìn)行了實(shí)測驗(yàn)證。在夏季工況和冬季工況下，分別對實(shí)際地源熱泵工程進(jìn)行了測試，通過埋管管壁的實(shí)測值和模擬計(jì)算值的對比分析，得出三維瞬態(tài)管群模型的計(jì)算值相對于實(shí)測值的誤差在工程允許誤差的范圍之內(nèi)。
　　進(jìn)行了土壤源熱泵系統(tǒng)與常規(guī)空調(diào)系統(tǒng)的經(jīng)濟(jì)成本和環(huán)境成本的計(jì)算和對比分析。根據(jù)所建立

6、的單U型地埋管土壤源熱泵系統(tǒng)和常規(guī)空調(diào)系統(tǒng)的LCC值計(jì)算模型，計(jì)算得到地源熱泵系統(tǒng)和常規(guī)空調(diào)系統(tǒng)的LCC值分別為222.02萬元和276.72萬元。經(jīng)計(jì)算，該地源熱泵系統(tǒng)在全壽命周期內(nèi)的環(huán)境成本如下：土壤源熱泵系統(tǒng)相比于傳統(tǒng)空調(diào)系統(tǒng)的標(biāo)準(zhǔn)煤節(jié)約總量為54.149噸，CO2的減排量為133.748噸，SO2的減排量為1.083噸，粉塵的減排量為0.541噸。由此可見，土壤源熱泵系統(tǒng)的環(huán)保效益較顯著。
　　本文還詳細(xì)分析了地源熱泵系統(tǒng)

7、的運(yùn)行時(shí)間控制模式（啟?？刂疲?、埋管內(nèi)循環(huán)水流量以及不同建筑類型（負(fù)荷特征）對地源熱泵系統(tǒng)LCC值的影響。所研究的熱泵系統(tǒng)的運(yùn)行時(shí)間控制模式分為兩種工況：連續(xù)運(yùn)行模式和間歇運(yùn)行模式兩種工況。所研究的埋管內(nèi)循環(huán)水變流量工況分為四種不同流量工況。所研究的不同負(fù)荷特征類型分為三種工況：辦公建筑地源熱泵系統(tǒng)、商場建筑地源熱泵系統(tǒng)和賓館建筑地源熱泵系統(tǒng)。針對辦公建筑、商場建筑和賓館建筑熱泵系統(tǒng)在全壽命周期內(nèi)的總運(yùn)行時(shí)間和總停機(jī)時(shí)間的不一致，提出了