地源热泵系统效益评价模式分析以江北城CBD区域江水源集中供冷供热项目为例

地源热泵系统效益评价模式分析以江北城CBD区域江水源集中供冷供热项目为例 地源热泵系统效益评价模式分析以江北城CBD区域江水 源集中供冷供热项目为例 地源热泵系统效益评价模式分析 ??以江北城区域江水源集中供冷供热项目为例 ? 重庆大学硕士学位论文 学术学位 学生姓名:邓丽娟 指导教师:郑晓云 副教授 专 业:技术经济及管理 学科门类:管理学 重庆大学建设管理与房地产学院 二一二年五月 .. ??垴 ’ : . :, 重庆大学硕士学位论文 中文摘要 摘 要 随着我国对可再生能源应用与节能减排工作的不断加强,水地源热泵市场的 潜力也被广泛认知。近几年来,地源热泵技术由于其显著的节能环保效果,在各 级政府的大力支持下,在我国正在得到迅速的推广和应用,开工项目逐年增加。 虽然水地源热泵近年来发展迅速,但是在发展过程中出现了企业盲目跟风、行业 进入不限制导致行业市场混乱,只采取单一的地源热泵方式、不能因地制宜合理 综合搭配利用多种能源,造成 方案 气瓶 现场处置方案 .pdf气瓶 现场处置方案 .doc见习基地管理方案.doc关于群访事件的化解方案建筑工地扬尘治理专项方案下载 不合理、经济性差等很多问 题 快递公司问题件快递公司问题件货款处理关于圆的周长面积重点题型关于解方程组的题及答案关于南海问题 。这些问题的产 生,其中的一个重要原因是缺乏有效的效益评价模式对地源热泵系统进行评价分 析。 本文在此背景下,通过总结国内外关于地源热泵系统的应用情况和推广的经 验,从经济技术角度和社会环境角度,整理了影响地源热泵系统推广的相关因素, 并从经济方面进行了研究。从资金的时间价值和国民经济的角度确立了地源 热泵 系统评价模型的理论基础,分解、选择并分析了地源热泵系统效益评价的评价因 素,建立效益评价模型。 本文在借鉴前人研究成果的基础上,从地源热泵系统的产生和发展着手,采 用系统分析和比较分析相结合、实证分析和规范分析相结合的研究 方法 快递客服问题件处理详细方法山木方法pdf计算方法pdf华与华方法下载八字理论方法下载 ,对地源 热泵系统的特点和与传统模式的比较进行综合分析,并以江北城区域江水源 集中供冷供热项目为例进行了探讨,为发展和推广地源热泵技术提供新的动力。 关键词:地源热泵,效益评价,推广略 , / . 玎. 眦? .船】 . 。 ,. ? .,, , ,. 锄蚓似 ,.: , , 目 录 中文摘要. 英文摘要 目 录 绪论?.. .问题的提出及研究意义?. ..问题的提出..问题的研究意义 .本文研究的目的、内容及技术路线..本文的研究目的 ..本文的主要研究内容? ..本文的研究技术路线? 国内外现状? .发展现状?“ .研究现状?” 地源热泵系统推广的影响因素分析? .地源热泵系统推广中出现的问题 .影响地源热泵系统推广的因素” ..经济技术因素? ..社会环境因素? .保障地源热泵系统推广的措施? 地源热泵系统效益评价模式的确定.. .相关名词解释..区域能源系统 ..水源热泵 ..地源热泵 ..三者之间的关系 .效益评价模式的理论基础..资金的时间价值 ..互斥项目动态经济评价中的净年值法 重庆大学硕士学位论文 目 录 ..国民经济评价中的费用效益分析法? .地源热泵系统效益评价模式的确定..评价因素的选择??. ..评价模式的建设 江北城区域江水源集中供冷供热项目的案例分析 .江北城区域江水源集中供冷供热项目的情况介绍.江北城区域江水源集中 供冷供热项目的效益评价..传统冷热源系统投资及运营主要指标 ..本项目?能源站投资及运营主要指标? ..比较分析结论 致 谢 参考文献 附 录 重庆大学硕士学位论文 绪 论 .问题的提出及研究意义 ..问题的提出 我国是世界能源、资源消耗大国,消耗量居高不下,面临着一边是能源短缺, 另一边是能源消耗快速增长的严峻形势。为此,中央提出建设节约型社会、构建 资源节约型和环境友好型社会的战略目标,从而促进能源、环境和经济社会的协 调、和谐、可持续发展。 随着我国对可再生能源应用与节能减排工作的不断加强,水地源热泵市场的 潜力也被广泛认知。近几年来,地源热泵技术由于其显著的节能环保效果,在各 级政府的大力支持下,在我国正在得到迅速的推广和应用,开工项目逐年增加。 虽然水地源热泵近年来发展迅速,但是在发展过程中出现了很多问题。一是 很多企业盲目跟风,从而造成企业为了追求眼前利益而出现行业市场混乱。企业 在日趋激烈竞争中,为了抢占市场而不惜血本,从而会出现不正当竞争等诸多不 良因素。二是行业进入不限制造成局面混乱,“三无”现象突出,即无技术、无经 验、无资质的单位随意做,造成一些项目失败,影响了整个行业发展。三是不做 经济技术合理性分析,只采取单一的地源热泵方式,不能因地制宜,合理综合搭 配利用多种能源,造成方案不合理,经济性差。四是地源热泵技术虽好,但不是 每项工程都可采用,盲目的采用地源热泵技术使得有些工程最后的节能效果反而 不优于一般的中央空调系统。 这些问题的产生,其中的一个重要原因是缺乏有效的效益评价模式对地源热 泵系统进行评价分析。在这样的背景下,提出了本文的研究。 ..问题的研究意义 随着我国的经济快速发展,全国能耗快速增长,能源供应形势非常严峻,节 能减排已是我们面临的最重要问题之一。地源热泵作为区域能源的一种重要形式, 能够有效的降低住宅和公共建筑对资源的消耗,特别是在使用过程中的严重浪费, 越来越受到重视。所以,深入探讨地源热泵系统的理论基础和实践应用,构建地 源热泵的效益评价理论以推动地源热泵的长远发展是迫在眉睫的。 学术意义:随着地源热泵在全国各地的逐渐兴起,相关的理论创新、提供具 体操作程序的文章也纷纷出现,为问题的解决提供了行之有效的方法,但是能够 结合当前国情、政策法规、文化观念、区域差异等因素,为我国的地源热泵 长远 发展提出一套系统完整可行的效益评价理论却凤毛麟角。因此本课题的学术意义 就在于完善和发展有关地源热泵系统的理论研究和实际应用研究,对已有的理论重庆大学硕士学位论文 绪论 观点进行去粗取细,吸取有价值的精华部分,结合国情使其进一步完善和发展, 从而得出真正适合我国地源热泵系统长远发展的效益评价理论框架。 实用意义:为地源热泵系统的实际运作提供了一种新的切实可行的效益评价 体系,能够更加清晰明了的与传统模式进行比较,进而加大清洁能源和新能源的 应用,有助于地源热泵系统的长远发展。通过该效益评价模式,可以计算出确切 的指标数值来对地源热泵进行评价,得出该地区或者该项目是否适合采用地源热 泵技术,从而避免了目前市场上因盲目应用地源热泵技术而导致的不经济现象。 尽管地源热泵系统的发展会面临许多未知的困难,但它为解决降低建筑能耗, 提高资源利用率,构建节约型社会提供了一种可行的现实选择,其意义不仅在于 提供了一种新的能源利用模式,更重要的是以这种实际行动为政府对节能减 排问 题的宏观调控提供了一个参照。 .本文研究的目的、内容及技术路线 ..本文的研究目的 地源热泵系统目前在我国正处于快速发展阶段,但是在效益评价方面没有完 整系统的理论框架。本课题主要研究目的就是分析目前地源热泵模式与传统 模式 的不同之处,找出引起两者效益差别的根源,从而提供一套较为切实可行的 理论 框架以推动地源热泵的长远发展。 ..本文的主要研究内容 ?地源热泵系统的理论研究和实践成果 ?影响地源热泵系统推广的因素分析 ?结合社会学、经济学、环境学等学科知识总结地源热泵效益评价的科学理 论方法 ?结合重庆市江北城区域江水源集中供冷供热项目的案例分析,研究地 源热泵效益评价的具体实际运作程序 ?总结适合地源热泵系统效益评价的模式 ..本文的研究技术路线 本课题研究首先整理总结地源热泵系统相关的国内外文献资料,从地源热泵 系统的产生和发展着手,对地源热泵系统的特点和与传统模式的比较进行综 合分 析,然后结合社会学、经济学、环境学等学科知识研究地源热泵效益评价的理论 体系,探寻出一套行之有效的理论评价体系,同时以江北城区域江水源集中 供冷供热项目为例,进行具体操作程序的应用,最后分析成功运作该操作程序对 我国地源热泵推广的影响以及对构建节约型社会的影响。 ?理论资料收集、总结绪论 重庆大学硕士学位论文 ?典型案例收集、分析 ?相关学科的联系、学习 ?针对江北城区域江水源集中供冷供热项目的案例分析重庆大学硕士学位论文 国内外现状 国内外现状 地源热泵技术作为一种有益于环境保护和可持续发展的冷热源形式,已经引 起人们的广泛兴趣。地源热泵在学术上的定义是指一种利用少量高位能,实现从 低位能向高位能转移的热泵空气调节系统。从广义上看,它包括了使用土壤、地 下水和地表水作为热源和冷源的系统,即地下土壤热交换器地源热泵系统、地下 水热泵系统、地表水湖水、河水、海水及污水热泵系统】。随着我国的经济 快速 发展,全国能耗快速增长,能源供应形势非常严峻,节能减排已是我们面临的最 重要问题之一。地源热泵作为区域能源的一种重要形式,能够有效的降低住宅和 公共建筑对资源的消耗,特别是在使用过程中的严重浪费,所以,如何解决地源 热泵应用过程中的难题,促进地源热泵的可持续发展已经成为国内城市研究的重 要课题。 .发展现状 ?国外发展现状 自年瑞士提出的“地源热泵”概念以来,地源热泵系统因其利用 可再生能源,具有高效节能、环保的优点,在工程技术领域得到了广泛的研究和 应用‘钏。 美国早期的地源热泵应用主要以地下水源热泵为主,这是因为土壤源热泵存 在初投资高、计算复杂以及金属管的腐蚀等问题,使得土壤源占的比例比较小。 美国的水源热泵技术应用偏重于住宅和小型商业建筑,在大型建筑方面,美国推 行系统,即水环热泵系统,该系统是水源热泵系统的一种特殊方式。 与美国的热泵发展有所不同,中、北欧如瑞典、瑞士、奥地利、德国等国家 于二十世纪六十年代逐步发展成为主要用于采暖的水一水型地源热泵技术,主要 利用浅层地热资源,地下土壤埋盘管的地源热泵,用于室内地板辐射供暖及提供 生活热水‘。 近年来,欧洲地源热泵市场发展十分迅速,并趋于成剥引。作为欧洲最大的地 源热泵应用国,瑞典早在年就利用已有的经验和现成的设备,开发了以海水 和热泵蒸发器端作为冷源的区域供冷工程。在德国,地源热泵也占有举足轻重 的地位,地源热泵市场增长迅速。在政府的推动下,清洁能源和可再生能源近年 来应用得越来越普遍。如果不是受到钻井能力、时间和设备生产能力等瓶颈限制, 增长率还会更高。 加拿大地源热泵市场增长急剧,其主要原因是加拿大联邦政府的拨款支持, 以及各省政府有针对性的补贴和公共服务部门对住宅改造的激励,补贴程序由专 国内外现状 重庆大学硕士学位论文 门机构如声誉很高 基金会独立研究发布。 亚洲地区,如日本,年日本的区域空调在大阪万国博览会以及毗邻的中 央地区首次开始供热供冷。按不同的地区来看,东京有个地区引入了区域 空调,干叶县有个地区,神奈川县有个地区,即都县共有个地区,占 全区面积的%;关西地区大阪、京都和歌山共个地区,北海道个地 区,九洲个地区。 ?国内发展现状 由于各国的国情不同,地热资源的情况不同,因此,采用的地源热泵技术有 所区别和偏重。 总体而言,地源热泵在我国的发展可以分为三个阶段:第一阶段从世纪 年代到世纪初,是起步阶段。这一阶段的标志性事件是年中国科技部与 美国能源部正式签署的《中美能源效率及可再生能源合作议定书》。通过合作议定 书的签署,双方政府从国家政府最高层面对地源热泵进行扶持和引导,使得地源 热泵概念逐渐出现在我国科研工作者的视野里。虽然在这一阶段存在市场没有完 全接受地源热泵技术、专业技术人员不了解地源热泵技术、相关的配套不完善的 情况,但该技术已经明显的得到逐步重视。第二阶段从世纪初到年,是 推广阶段。在这个阶段,地源热泵的相关学科研究逐渐活跃,应用越来越广泛, 但是,因为市场还没有形成规范,系统培训的力度不足造成了技术实施人员的技 术水平参差不齐,使得某些项目出现了问题,令人们对该技术的经济与节能效果 产生了怀疑。同时,这一阶段由于缺少政府的政策支持,使房地产开发商对新技 术的重视程度不够,导致部分地源热泵企业在市场拓展方面遇到困难。第三阶段 从年至今,为快速发展阶段。年后,随着我国对可再生能源应用与节能 减排工作的不断加强,各项法律法规的相继颁布和修订,外加财政部、建设部两 部委对国家级可再生能源示范工程和国家级可再生能源示范城市的逐步推进,更 是奠定了地源热泵在我国建筑节能与可再生能源利用中的突出地位,地源热泵系 统应用进入了爆发式的快速发展阶段。 对于水源/地源热泵技术的应用,这几年国家相关政策的相继出台、工程技术 规范的不断修订和完善,为其推广应用奠定了良好的基础?。。 国家在法律法规及其他相关政策的支持,促进了地源热泵技术在国内多个省 市的应用。 湘潭市目前己建成包括市委办公楼、市政府办公楼、市人大办公楼、市政协 办公楼、广电大夏广电宾馆和湘潭大剧院等项目在内的区域供冷工程,供冷 半径最长为.千米。供冷总建筑面积约为万平方米,其中市委大楼层、建 筑面积平方米,市政府大楼层、建筑面积平方米。该项目被列为国内外现状 重庆大学硕士学位论文 湘潭市可再生能源示范项目。 广州大学城采用了区域供冷的形式,共节省了约万平方米的设备用房,在 电力系统上减少了万千瓦的装机容量,同时减少了热岛效应,可以降低中心区 温度??【。 沈阳市大规模推广应用“再生水源热泵技术”,并自主研发了“混合式水源热 泵技术”。通过近几年的工作,沈阳地源热泵技术形成了三种应用模式和两种技术 形式,使得沈阳的地源热泵技术推广应用有了一个新的进展、新的跨越?。 我国目前最大的海水源热泵工程??辽宁大连的星海假日酒店在国内首次采 。 用了海水源热泵集中空调来为万的建筑提供制冷和采暖‘】【 北京在年奥运会期间,充分利用得天独厚的地热条件,发挥地热温泉的 清洁能源优势和保健作用,相继将一些先进的技术,如地热尾水回灌、水源热泵 等应用到地热供暖系统上,同时水源热泵式中央空调已成为年北京奥运会指 定选用的空调型式。 洛阳市依靠天然的资源优势,大力推广地源热泵技术,正骨医院、黄委会办 公楼及宾馆、中侨大厦、丽景阳光生态园等单位已采用了水源热泵空调,运行效 果良好。 成都作为兄弟城市,地源热泵系统已有年的发展历史,西华大学、西南交 通大学等科研、教学机构为进行这方面的试验提供了技术保证?。 重庆的地源热泵技术虽然起步较晚,但是出台了相关的政策以激励产业的发 展。如对从事淡水源热泵技术开发的企业可享受贴息贷款、高新技术企业待遇等 优惠政策。 .研究现状 龚延风通过对空气源热泵与电动水冷机组供热锅炉的冷热源方式 的对比, 从能源利用率与全年运行费用两个方面对空气源热泵的经济性进行了分 析,明确了能源价格比、气候条件、建筑负荷等因素与经济性之关系。 闰泽生、张丽、舒卫华采用年度费用分析方法,对热泵热水系统与 其他热水系统相比较,研究热泵热水系统在我国东北地区的经济效益。 徐玉党,雷飞,王儿在介绍了地源热泵的基本原理的基础上,对地 源热泵的热性能进行了探讨,并就热泵技术在地热源中有效利用方面的技术经济 性、节能效果和环保效益进行了分析。 孙志高从能源和环境保护的角度介绍了我国地热资源情况和目前的 应用状况,分析了当前我国地热资源应用过程中需要解决的问题及解决方案,探 讨了提高地热资源利用率的技术措施。国内外现状 重庆大学硕士学位论文 姜宝成、王永镖、李炳熙针对地源热泵钻井费昂贵、初投资比普通 供暖空调高的问题,利用经济评价方法,以哈尔滨地区供暖项目为计算对象,分 析比较了地源热泵种驱动源电动机、燃气机、柴油机、种辅助热源电锅 炉、油锅炉、燃气锅炉,共计种系统组合的经济参数,分析计算得出燃气机 驱动、 辅助燃气锅炉的地源热泵系统为最佳的结论。 龚明启、冀兆良在简单介绍地源热泵系统原理的基础上,对一些在 使用中比较模糊和容易混淆的几个概念进行了区别和分析。 管昌生、刘卓林、陈绪义在总结了地源热泵换热器现有传热模型与 设计方法的基础上,分析了影响地源热泵换热器传热的因素,提出地源热泵换热 器的可靠度分析方法,并将其应用在湖北省中山医院这一具体工程中来讨论采暖 热能指标及设计值的变异性。 张玉生等人从主机与系统循环泵和井下潜水泵联动、井下潜水泵变 频控制、系统变流量供冷供暖、分时段设定系统出水温度等角度分析了地源热泵 空调系统的节能控制技术。 刘一民、常凯、王勇对地源热泵的耗能、地下温度累积、施工质量 方面进行了分析研究。 孙朝阳、宋晋豫根据地源热泵系统的特点,对空调设计参数选择、 空调系统冷热源的选择、机房系统设计、空调末端的选择进行了探讨,并就地下 水源的开采、回灌问题,地下水水质与污染防治问题,地下水地源热泵系统的规 划、管理问题进行了分析。 黄余余结合工程实例,应用当量满负荷运行时间法计算各系统的总 能耗量,进而分析各系统的单位能耗、节能率、可替代煤量等节能效益评价指标。 并通过对系统单位运行成本进行计算,分析评价地源热泵系统和传统供热空调系 统的初投资、年运行成本和静态投资回收期三项经济效益指标。 雷飞、胡平放、黄素逸、孙启明通过对地下水源热泵系统开展了全 年的运行监测,进行了能效和分析,得出在冬冷夏热地区住宅建筑中,住宅集中 空调具有固有的高能耗特点的结论。 杨军彰介绍了地源热泵空调高效节能、减少了占用的建筑空间、有 利于运行管理、环保、运行费用大大降低的节能优势,详细分析阐述了地源热泵 空调在施工工艺流程、换热孔以及垂直埋管的基本施工方法等方面的施工工艺技 术,并得出地源热泵系统采用的施工技术工艺应当按照各个地方地质条件的差异 进行选择的结论。 边惠葵阐述了地源热泵空调系统组成及型式,对地源热泵空调的节 能与环保进行了分析,并指出了其相关的工作原理和带来的效益。国内外现状 重庆大学硕士学位论文 刘文正、王伟、耿靖功、梦岭峰以具体的工程项目为例,对直埋式 地埋管技术作了详细介绍,对施工方法、钻孔设备的选择,管道安装铺设进行了 探讨,包括垂直钻孔、下管、灌浆回填、垂直管与水平管的连接、敷设及 技术要点和施工措施等。 徐永海对地源热泵中的钻孔和埋管进行了阐述,并通过热工实验测 试数据证明地层埋管换热无论是冬季取热还是夏季冷却都具有运行稳定,效果较 高的特点。 刘洋,郁鸿凌,管晨希,杨东伟,肖博钧针对当前低温余热回收利 用率较低的问题,介绍了余热的分类及回收利用过程中存在的难点,并通过实例 介绍低温余热应用的实例,提出了余热利用中应遵循的原则。 通过对前人研究成果的总结,可以看出,研究主要集中在相关的理论创新、 提供具体操作程序等方面,对于效益评价理论方面的研究却凤毛麟角。少数的效 益评价理论方面的研究也存在着评价因素的选择不足、单纯的从项目角度而 不是 从国民经济角度进行评价的问题。 因此,本文的研究能够完善和发展有关地源热泵系统的理论研究和实际应用 研究,为地源热泵的长远持续发展提供支撑。地源热泵系统推广的影响因素分析 重庆大学硕士学位论文 地源热泵系统推广的影响因素分析 .地源热泵系统推广中出现的问题 近几年来,地源热泵技术由于其显著的节能环保效果,在各级政府的大力支 持下,在我国正在得到迅速的推广和应用,开工项目逐年增加,但是在发展过程 中面临了很多问题。 ?政策与法规问题 这几年,政府对推动地热泵技术的力度比国情有了很大提高。不仅在中央经 济工作会议及政府工作报告中提出发展节约建筑、加快循环经济的要求,还相继 出台了《可再生能源法》、《节约能源法》、《中华人民共和国水法》、《可再生能源 发展的专项资金管理办法》、《公共建筑节能设计 标准 excel标准偏差excel标准偏差函数exl标准差函数国标检验抽样标准表免费下载红头文件格式标准下载 》、《夏热冬冷地区居住建筑 节能设计标准》、《夏热冬暖地区居住建筑节能设计标准》、《民用建筑节能设计标 准采暖居住建筑部分》、《建筑照明设计标准》等一系列节能政策和标准,为地 源热泵在建筑中的推广应用提供支撑。即使如此,依然存在多头管理、缺乏监督 机制 综治信访维稳工作机制反恐怖工作机制企业员工晋升机制公司员工晋升机制员工晋升机制图 等的问题,影响地热泵技术的发展。此外,由于财政补贴稍显薄弱,建设单 位缺乏资金,使得施工项目不按照标准执行的现象屡见不鲜,造成了不利的影响。 ?方案设计与技术应用问题 地源热泵技术和暖通空调技术、水文地质相互联系。相互结合的技术,单独 的研究某一方不能取得很好的经济效益,也会限制地源热泵技术的推广应用。在 一些项目中存在没有对该地区水文地质情况进行调查就盲目上马的情况,导致地 源热泵工程建成后的运行中出现了回灌等问题。还有一些工程在设计与运行中没 有考虑冷热能的平衡问题,要知道,一个地区的地源热泵系统能够服务的面积是 有限的,如果不加限制的扩大服务半径,会使得夏季向地源累计放热量不等于冬 季向地源累计吸收的热量,导致该地区地下恒温带全年温度变化的平衡不能保持, 不利于地层实现自我恢复。更甚者有些工程,在设计时直接应用经验数值或其他 地区的岩土壤热物性参数代替本项目的岩土壤热物性参数的实际测试工 作,导致工程的节能效果受到影响。 ?经济合理性问题 地源热泵系统初期投资大,建一座能源站,加上通向各单位、居民小区的管 道铺设,投资额为数千万到上亿元不等。一般来说,地源热泵钻井系统工作量大, 施工期长,钻井费用占地源热泵系统很大的投资比例,在一般简单软土层占总投 资的?%;在岩石层占总投资的?%,在特殊复杂地层占?%,甚至更 高。再有就是需要埋置大量的地源热泵管,一个较大的工程需要近百口井,这样 需要的地源热泵管材量很大,占据很大的投资比例。这就使得地源热泵系统并不 地源热泵系统推广的影响因素分析 重庆大学硕士学位论文 都是经济合理的,从而影响地源热泵工程的推广应用。 ?缺少必要的宣传和推广活动 目前,虽然国家出台了部分政策与法规,支持地热泵系统技术的推广应用。 由于我国可再生能源利用和环境保护的意识刚刚兴起,对节能和保护环境的宣传 教育不够,没有形成强大的公共舆论和社会环境,使得社会各方面缺乏地源热泵 技术推广应用的紧迫感、积极性。再加上很多地方已经形成了使用传统能源的基 础设施、管理服务设施和体系,对传统能源使用存在惯性,这些都直接影响到地 源热泵技术的广泛使用。 ?技术队伍良莠不齐 近几年,地源热泵技术在我国应用的规模急剧扩大,发展速度很快,大量设 备制造企业和工程承包商都急速涌入这个市场,水平和能力参差不齐,使得部分 工程项目的建设质量得不到有效保障,大大损害了地源热泵技术的声誉,影响了 地源热泵市场的良性发展。很多从事地热泵工程的生产、设计、安装与施工队伍 中的一些技术人员,对这项技术仍然处于不十分清楚的状态,此外还有一些非正 规专业的公司承揽地热泵工程,使得做出的工程很难保证质量。 以广州大学城区域供冷项目为例具体探讨地源热泵系统推广中的问题。 广州大学城位于广州南部的小谷围岛,用地面积平方公里。广州大学城分 布式能源系统由能源站、集中生活热水系统、区域供冷系统组成,系统设计为向 大学城区域内的十所大学及其他用户约万人提供全部生活热水、空调冷冻水和 部分电力。由于广州位于热带,所以设计时没有考虑冬天空调采暖。 区域供冷系统设计总装机容量.万冷吨,供冷面积万平方米,冷冻水 采用二次泵系统,供回水温度为/?大温差。 项目建成后,由专业能源管理有限公司进行管理,销售收入归业主所有,业 主支付管理公司管理费用。采用用户侧换热器总表计量,收取总表费用,每栋楼 用户费用由用户自行分摊。教学、办公收费为供冷价格为.元/千瓦时,宿舍、 学生食堂供冷价格为.元/千瓦时,商业供冷价格为.元/千瓦时。 作为一种节能和环保的能源利用方式,广州大学城通过采用区域供冷的形式, 共节省了约万平方米的设备用房,节约.亿初期投资;采用了蓄冰系统,增加 蓄冰投资.亿元;而在电力系统上减少了万千瓦的装机容量,节约了约亿 元电力投资。同时减少了热岛效应,可以降低中心区温度??;将城市噪声降低 一个分贝。 但是,在实际运行中依然出现许多问题。 ?设计中的问题 已知空调房间温度推荐值为度,从实际情况来看,多数室内的温度低于地源热泵系统推广的影响因素分析 重庆大学硕士学位论文 度,有些温度甚至低到度,并且室内的相对湿度太高,使得室内人员并不感到 舒适。可以看到:空调实际运行温度较低,相对湿度偏高,既不节能同时也不满 足人体热舒适要求,只是以高的能耗代价解决了夏季室内温度过热的状况,同时 又带来了噪声问题。 ?控制中的问题 该项目在运行中出现有些人离开办公室、甚至半天,但室内仍开着空调; 有些老师下班时忘记关办公室的空调,以致室内整个晚上都放冷气等这些行为, 都造成较大的能源浪费。如果空调系统在自控问题上能够学习电梯的方式,给出 开始及终止指令才开始运行,而不是只要有开始指令就可以运行,就会避免出现 上述浪费问题了。用户能根据需要预约一定的时间、或者、,给 出终止指令,这时空调才启动运行。 ?计量中的问题 在学校宿舍集中空调的计量收费中存在问题较多,主要是学生对计量原理不 了解,计量体制不透明,对计量的结果不信任有争议,对宿舍空调计量收费的投 诉较多。有些宿舍人月空调费甚至超过元,也有同学反映相邻两月宿舍 开空调情况基本相同,费用却相差很大。目前宿舍很多学生都纷纷购置风扇, 不 敢随便乱开空调。 ?管理中的问题 大学城各楼宇的空调系统能源消耗非常复杂,空调系统组成包括换热器、冷 水泵、输送管网、风机盘管等多个环节,此外教学楼内还用照明、电梯、设备等, 而目前各类楼宇基本上是每栋一块总电表,因此所得到的仅是数万的大楼总 电耗一个数据,对开展节能工作需要的各耗能环节的状况往往难以了解,能耗不 合理的部分存在问题被掩盖了。 在管理措施和管理技术方面,如对各教学楼空调开放时间的控制,什么时间、 多少温度应该开放或者不应该开放,还没有比较科学的标准;什么地方不可以开 放,什么地方可以开放,应该什么时候给其开放,也没有很好的细则。缺少专业 的管理人员和管理体制,管理工作混乱分工责任不明确。 .影响地源热泵系统推广的因素 通过对以上出现的问题进行分析总结,得出了影响地源热泵系统推广的因素。 ..经济技术因素 ?建设成本与资金筹集 地源热泵系统初期投资大是限制地源热泵推广应用的主要障碍。建一座能源 站,加上通向各单位、居民小区的管道铺设,投资额为数千万到上亿元不等。一重庆大学硕士学位论文 地源热泵系统推广的影响因素分析 般来说,地源热泵钻井系统工作量大,施工期长,钻井费用占地源热泵系统很大 的投资比例,在一般简单软土层占总投资的.%;在岩石层占总投资的?%, 在特殊复杂地层占?%,甚至更高。再有就是需要埋置大量的地源热泵管,一 个较大的工程需要近百口井,这样需要的地源热泵管材量很大,占据很大的投资 比例。 由于受到不同地区、不同用户及国家能源政策、燃料价格的影响,资源的基 本条件的不同,一次性投资费用会随着用户的不同而有所不同。 因为地源热泵系统具有投资额大、投资回收期较长的特点,所以相应的所需 筹集的资金额也较大。虽然在经营过程中可以获得可观的效益,但由于项目投资 回报主要是靠收取用户的冷费或热费来实现,因此,受到整个服务半径范围内区 域开发进度的快慢、用户入住率的多少、收取费用的高低等的影响,并且,该种 新型的能源利用方式还受到政府是否支持,是否能够保证用户均使用该系统而不 自行建设空调系统的制约,导致资金问题成为阻碍地源热泵系统顺利推广的瓶颈 之一。 ?资源条件 地源热泵理论上可以利用一切的地热资源,其实在实际工程中,不同的地热 资源利用的成本差异是相当大的。所以在不同的地区是否有合适的地热源成为地 源热泵应用的一个关键。 同时,由于地源热泵取热具有特殊性,它的热源隐蔽,所以要想充分合理地 利用地热,就必须了解地质和含水层结构,否则不仅会对系统的运行造成影响, 达不到节能效果,甚至会对地下水和地层造成破坏。而要想获得具有实践意义的 理论指导,就必须重视地质勘查。通过勘查获得地质情况的一手数据,以此判断 该地区是否适合应用地源热泵,以及适合应用哪一种类型的地源热泵。 一个地区能够应用多少面积的地源热泵,要看地质状况而定。只有通过对该 地区现有项目的长期观测,才能知道一个区域在一定时间段内从地下获取多少热 量,地层尚可以实现自我恢复。 如果不考虑资源情况,盲目或者不恰当的开展项目,就可能导致地热资源的 减少与浪费,并且降低系统的能源利用效率。 ?技术条件 近几年,地源热泵技术在国家政策和地方政府支持下,规模急剧扩大,发展 速度很快,大量设备制造企业和工程承包商都急速涌入这个市场,水平和能力参 差不齐,使得部分工程项目的建设质量得不到有效保障,大大损害了地源热泵技 术的声誉,影响了地源热泵市场的良性发展。 影响地源热泵推广的技术条件主要从两个方面进行考虑:地源热泵系统推广的影响因素分析 重庆大学硕士学位论文 一个是设计方案。合理的设计方案;一能使地源热泵系统投资和运行费用最佳, 因此方案设计阶段至关重要,是直接决定投资大小、运营费用高低、运行效果的 关键,也是决定地源热泵技术能否顺利实现的关键因素。在进行设计时,要考虑 采用何种形式的地源热泵系统、设备选用和地下埋管或水井设计的计算与施工。 因此,必须对各种地质条件进行详细准确的分析,选择合适的设计方案。 不同形式的地源热泵系统,全年供冷供热性能与经济性的优劣也不同,而这 依赖于对建筑的冷、热负荷计算。因为地源热泵的主要工作是钻井、埋管,使得 钻井成为地源热泵技术的重要环节,因此地源热泵管井的设计,必须满足地源热 泵系统的有效性和经济性要求,同时要兼顾管井施工的难易,设计合理的钻井方 案,以及勘测、选址。 另一个是施工技术。施工质量的好坏直接影响着总造价和运营成本,而目前 施工设备相对落后,效率不高,技术手段单一,对钻井效率、质量、成本产生较 大的影响。因此,加强施工设备、工艺、技术的研究,提高施工效率和处理复杂 地质结构的施工能力,加强施工规范化管理,引进先进的技术、工艺、设备和管 理是降低施工成本的重要因素。通过提高施工效率、提高施工质量、降低施工成 本来解决影响地源热泵技术的推广瓶颈问题。 ..社会环境因素 ?城市区域规划 随着地源热泵技术的不断发展,个别地方由于政府缺少统一规划,统一管理, 单位或小区自发上马,造成了小、乱、差的现象。 地源热泵为充分发挥各种供热、供冷技术的优势,发挥综合效益,应将地源 热泵技术的发展纳入到各地集中供热、供冷工程总体规划,统一布局,有机结合, 互相补充。根据当地经济社会发展总体规划和资源储藏及资源评估,制定地源热 泵技术发展专项规划,并提出地源热泵技术发展的方针和指导意见。把城市污水 源、地表水源整体纳入规划,合理利用,同时充分利用城市公共用地及城效地打 热源井,避免了一个单位、小区因场地不足无法满足打井需要,致使无法使用地 源热泵系统的弊端。 而且,因为能源站的冷热源主要来自于浅层土壤,需要利用一定的场地打地 源井,所以在建设能源站时,可就近利用城市绿地、广场、小区内非建筑用地, 以及郊区农用地等空旷场地打井,管道一般埋设于一两米以下,这样就不会影响 地面绿化、耕种和建设构筑物。 ?管理模式 项目运营管理的好坏,决定了项目投资回报的高低。若投资回报率一直处于 较低的水平,将影响投资人的决策,甚至影响资金筹集的难易程度。地源热泵系统推广的影响因素分析 重庆大学硕士学位论文 随着我国可再生能源建筑应用示范城市的推进工作逐步深入,目前,在已经 被确定为可再生能源建筑应用示范城市的区域市场中,地源热泵项目的建设如火 如荼的进行。过快的建设速度和对项目建设监管工作的疏漏,造成了部分示范城 市的地源热泵项目出现较为严重的民生问题。 在政策导向下,为了加快地源热泵项目的建设,项目建设单位只注重项目建 设本身,而忽视了设备的选择、工程施工、项目运营、售后服务等一整套环节中 的细节问题。尤其在民用住宅项目上,建设单位完成项目建设之后移交给物业进 行管理,而一旦设备的运转过程中出现问题,建设单位和物业就容易出现推诿现 象,所造成的后果都由业主承受。 为此,需要从项目运营模式上解决“建管分离”所造成的根本问题,“建管一 体”的模式有望取代“建管分离”。“建管一体”本质上是要求建设和管理都由建 设方承担,项目所出现任何问题都必须由建设方承担责任并解决问题。目前,部 分城市强制要求民用住宅项目采用合同能源管理的模式进行运作,这一模式实现 了“建管一体”,已经被初步认为可以从根本上改变“建管分离”所造成的民生问 题。 ?群众的认同与支持 由于我国可再生能源利用和环境保护的意识刚刚兴起,没有形成强大的公共 舆论和社会环境,使得社会各方面缺乏地源热泵技术推广应用的紧迫感、积 极性。 很多地方已经形成了使用传统能源的基础设施、管理服务设施和体系,对传统能 源使用存在惯性。传统的能源使用方式也在进行技术改造,扩大规模,形成了与 地源热泵技术的竞争和冲突问题。地源热泵技术综合投资和运行成本的价格优势, 未能被全面认识,甚至出现了政府热、市场冷的局面。 在开发阶段,由于开发建设单位直接承担全部投资,提高了物业价格,影响 了用户购买物业的积极性,使得采用该系统往往是无其他供暖选项的无奈之举。 在运营阶段,由于区域能源服务是一个新兴行业,运营回报情况与区域能源 系统的规模、用户需求密切相关,受中国传统消费观念的影响,用户是否能够接 纳公共服务很难预料,无法保证用户均使用该系统而不白行建设空调系统。而且, 受到管理模式和收费高低的影响,运营中与各用户之间的结算存在一定的风险。 ?国家政策 浅层地热能资源开发利用漪力很人,资源的可再生、无污染是任何化石燃料 所不能替代的。但初期一次性投人也较大,要取得经济上的规模效益,进而全面 推广和应用,需要各级政府在财税等政策上予以扶持。但有些地区不但没有鼓励 政策,反而出台了限制政策,如不仅对取出的地下源水收费,而且对回灌到地下 的源水还再次收费,增加了企业负担,使企业利用浅层地热能的节能、环保效果 地源热泵系统推广的影响因素分析 重庆大学硕士学位论文 未能在经济效益上得到体现,因而大大限制了地源热泵技术和浅层地热能的利用 和发展。 .保障地源热泵系统推广的措施 保障项目顺利实施的有效措施有: ?科学评估,适度发展 应对当地的浅层地能进行全面系统的调查和资源评估,查明浅层地能分布特 点和赋存条件,估算可利用资源量,划定开发适宜区和适宜不同地源热泵技术利 用方式地下水、地埋管的区域,提出合理的开发利用规模,并建设地下温度 场动态监测网。 ?统一规划,合理布局 为充分发挥各种供热、供冷技术的优势,发挥综合效益,应将地源热泵技术 的发展纳入到各地集中供热、供冷工程总体规划,统一布局,有机结合,互相 补 充。根据当地经济社会发展总体规划和资源储藏及资源评估,制定地源热泵技术 发展专项规划,并提出地源热泵技术发展的方针和指导意见。 ?严格审批,规范管理 严格按照国家、地方的相关法律法规对地源热泵项目实施申报审批制度,依 法办事、按章管理。同时加强对地源热泵系统资源评价、勘察、设计、施工、监 理、验收、运行监管、系统维护、能效测评等各个环节的审查和监督管理工作。 参与地源热泵工程的企业应具备相应的从业资质,参与地源热泵工程的从业人员 应进行全面系统的技术培训并持证上岗。 ?强化质量,考核结果 政府相关管理部门应加强对地源热泵应用项目的质量管理,应建立项目评估 机制,并对应用项目进行能效测评,以考核的结果来强化各实施环节的有效控制。 应加强对地源热泵相关产品、设备的质量监督,强化市场准入,建立相关应用产 品、设备的认证标识体系,加大对产品、设备性能的检测力度,确保产品质量。 ?加大政府扶持引导的力度,促进地源热泵系统的开发 在经济飞速发展的今天,越来越多的资源和能源被人们不发利用,相比之下 资源显得越来越少,物资和能源供应越来越紧张,能源的价格是节节攀升,煤炭 的价格、电费价格在不断上涨,随着二氧化碳排放量的增加,温室气体排放量也 在增多,因此地源热泵系统的优势也就越来越明显,这就要求我们政府部门从可 持续发展的角度,综合能源、环保和资源各方面的考虑,积极引导,政策扶持、 推动,积极推进地源热泵建设,促使地源热泵系统健康有序的发展。 ?加快地源热泵的研究,扩大地源热泵系统的利用深度和广度重庆大学硕士学位论文 地源热泵系统推广的影响因素分析 地源热泵技术是一门新兴技术,虽然经过这些年的发展,对于传热理论研究 较多,但是理论和实践的结合较少,以及各种各样的环境下对系统的影响研究还 有待进行。地源热泵系统技术开发研究工作还有待进一步提高,现场施工技术亟 待改进,来适应地源热泵系统发展的需要。目前,海水源热泵的利用问题,对地 源热泵系统效能的评估问题,地源热泵设计、理论计算问题,以及地源热泵对环 境的影响问题等等还存在一些欠缺。这些方面的技术屏障,限制了地源热泵技术 的推广应用。我国沿海地区有较长的海岸线,研究利用好海水源热泵利用技 术对 于沿海地区利用热泵系统将起到积极地推动作用,也将为沿海地区能源短缺问题 起到一定的缓解作用。 ?加强各学科之间的合作,共同推进地源热泵技术的发展 地源热泵技术和暖通空调技术、水文地质相互联系。相互结合的技术,单独 的研究某一方不能取得很好的经济效益,也会限制地源热泵技术的推广应用。应 该加强暖通空调与水文地质专业之间在科学开发、建设、利用地源热泵系统领域 紧密合作,相互学习、有效沟通、及时协调。充分、科学、合理利用好地下浅层 岩土层、含水层这些“蓄热层”,确保地源热泵系统自身的长期、持久、稳定、高效、 可靠运行,保护好地下的地质水文环境。 在总结了地源热泵系统推广中出现的问题及影响其推广的因素后,发现问题 产生的原因和解决方法很大程度上是由于缺乏有效的效益评价模式导致的。因此, 文本的下一章将结合影响因素构建效益评价模式。地源热泵系统效益评价模式的确定 重庆大学硕士学位论文 地源热泵系统效益评价模式的确定 .相关名词解释 ..区域能源系统 区域能源系统,像城市给水、电力一样,是一项公用事业,是城市的基础设 施之一,是为了满足某一特定区域内建筑群落的集中供冷、供热需求,由专门的 能源中心集中制造冷水、热水等,通过区域管网进行供给的一个或多个大规模中 央空调冷热源系统。 ..水源热泵 水源热泵是利用地球水所储藏的太阳能资源作为冷、热源,进行转换的空调 技术。水源热泵可分为地源热泵和水环热泵。地源热泵包括地下水热泵、地表水 江、河、湖、海热泵、土壤源热泵;利用自来水的水源热泵习惯上被称为水 环热泵。 ..地源热泵 地源热泵是一种利用地下浅层地热资源也称地能,包括地下水、土壤或地 表水等的既可供热又可制冷的高效节能空调系统。地源热泵通过输入少量的高 品位能源如电能,实现低温位热能向高温位转移。地能分别在冬季作为热泵供 暖的热源和夏季空调的冷源,即在冬季,把地能中的热量取出来,提高温度后, 供给室内采暖;夏季,把室内的热量取出来,释放到地下去。 “地源热泵”的概念,最早于年由瑞士的专家提出,而该技术的提出始 于英、美两国。 北欧国家主要偏重于冬季采暖,而美国则注重冬夏联供。 目前,地源热泵已成功利用地下水、江河湖水、水库水、海水、城市中水、 工业尾水、坑道水等各类水资源以及土壤源作为地源热泵的冷热源。 ..三者之间的关系 通过对以上三个名词的解释和阐述,可以看到三者是互为包含、层层递进的 关系。伴随城市发展出现的能源消耗,需要从区域的宏观层面来实在节能减排的 目标。区域能源系统属于城市基础设施,是实现城市节能减排可持续发展的措施 之一,而水源热泵则是区域能源系统中的一种高效节能模式,其中包括了地源热 泵系统。 .效益评价模式的理论基础 ..资金的时间价值 人们无论从事何种经济活动,都必须花费一定的寸。而时间却是有限的,地源热泵系统效益评价模式的确定 重庆大学硕士学位论文 它既不能停止不动,也无法再生。因此,在一定意义上讲,时间是一种最宝贵也 最有限的“资源”。 由于在工程经济分析中,时间就是经济效益。因为无论是技术方案所发挥的 经济效益还是所消耗的人力、物力和自然资源,最后基本上都是以货币形态,即 资金的形式表现出来。资金运动反映了物化劳动和活劳动的运动过程,而这个过 程也是资金随时间运动的过程。因此,在进行经济分析时,不仅要着眼于方案资 金量的大小资金收入和支出的多少,而且也要考虑资金发生的时点。 资金的时间价值是指货币随着时间的推移而发生的增值,是资金周转使用后 的增值额。它是当前所持有的一定量货币比未来获得的等量货币具有更高的价值。 因为今天可以用来投资的一笔资金,即使不考虑通货膨胀的因素,也比将来同等 数量的资金更有价值。这是由于当前可用的资金能够立即用来投资,带来收益。 从经济学的角度而言,现在的一单位货币与未来的一单位货币的购买力之所以不 同,是因为要节省现在的一单位货币不消费而改在未来消费,则在未来消费时必 须有大于一单位的货币可供消费,作为弥补延迟消费的贴水。 资金时间价值是资源稀缺性的体现。经济和社会的发展要消耗社会资源,现 有的社会资源构成现存社会财富,利用这些社会资源创造出来的将来物质和 文化 产品构成了将来的社会财富,由于社会资源具有稀缺性特征,又能够带来更多社 会产品,所以现在物品的效用要高于未来物品的效用。在货币经济条件下,货币 是商品的价值体现,现在的货币用于支配现在的商品,将来的货币用于支配将来 的商品,所以现在资金的价值自然高于未来资金的价值。 ..互斥项目动态经济评价中的净年值法 在若干备选方案中,各个方案彼此可以相互代替,因此方案具有排他性,选 择其中任何一个方案,则其他方案必然被排斥。这种选择此就不能选择彼的若干 方案,就叫互斥方案或排他型方案。 方案的互斥性,使我们在若干方案中只能选择一个方案实施。由于每~个方 案具有同等可供选择的机会,为使资金发挥最大的效益,我们当然希望所选出的 这一方案是若干备选方案中经济性最优的。为此,就需要进行方案间相对经济效 果评价。 由于不同方案的时点不一定一致,因此需要进行动态经济评价。动态评价强 调利用时间价值将不同时间内资金的流入和流出,换算成同~时间点的价值,从 而消除方案时间上的不可比性,并能反映方案在未来时期的发展变化情况。常用 的互斥方案经济效果动态评价方法有净现值、内部收益率、净年值、净现值率等 几种。 净年值又叫等额年值或等额年金,是以基准收益率将项目计算期内地源热泵系统效益评价模式的确定 重庆大学硕士学位论文 净现金流量等值换算而成的等额年值。用净年值进行寿命不等的互斥方案经济效 果评价,实际上隐含着这样一种假定:各备选方案在其寿命结束时均可按原方案 重复实施或以原方案经济效果水平相同的方案接续。净年值是以“年”为时间单 位比较各方案的经济效果,一个方案无论重复实施多少次,其净年值是不变的, 从而使寿命不等的互斥方案间具有可比性。 ..国民经济评价中的费用效益分析法 所谓国民经济评价,就是按照资源合理配置的原则,从国家整体角度考察项 目的效益和费用,用货物影子价格、影子汇率、影子工资和社会折现率等经济参 数,分析计算项目对国民经济的净贡献,评价项目的经济合理性。 国家的资源资金、土地、劳动力??总是有限的,而同一种资源可以有 不同的用途,我们必须从这些相互竞争的用途中作出选择。这时,我们就需要从 国家整体利益的角度来考虑,借助于国民经济评价。国民经济是一个大系统,项 目建设是这个大系统中的一个子系统,国民经济评价就是要分析项目从国民经济 中所吸取的投入以及项目产出对国民经济这个大系统的经济目标的影响,从而选 择对大系统目标最有利的项目或方案。 国内经济评价方法主要有影响法、“有无法”或“前后法”、费用效益分析法 三中,本文采用的是费用效益分析法。这是因为影响法是通过分析项目的投入产 出对国民经济的初次或者二次影响来评价项目的经济合理性,采用这种方法容易 造成影响因素的重复计算或者遗漏,而且部分因素的量化存在困难;“有无法”是 对有项目与无项目进行分析对比,“前后法”则是对项目建设前与项目建设后进行 分析对比,这类方法都不适用于改扩建的