采用VDI-2067标准的地源热泵方案经济性分析

采用VDI-2067标准的地源热泵方案经济
性分析
作者：周宴平
来源：《科技创新导报》 2012年第9期
周宴平
(设能建筑咨询(上海)有限公司上海 200092)
摘要:本文利用德国VDI-2067动态经济分析计算标准,结合一个实际案例,比较分析了地埋管地源热泵和地下水地源热泵系统的经济性。

结果表明,VDI-2067标准在建筑设备方案的动态
经济分析比较方面是一种有力的工具。

关键词:动态经济分析 VDI-2067标准地埋管地源热泵地下水地源热泵
中图分类号:TH38 文献标识码:A 文章编号:1674-
098X(2012)03(c)-0197-02
1 引言
建筑设备和技术的方案选择在实际项目中通常以静态评价指标(如静态投资回收期)来进行,然而资金的时间价值却无法从中得到体现。

动态指标克服了这一缺点,并从项目或方案的整个寿命期来考察其经济性[1]。

本文通过VDI-2067动态经济分析的方法,结合一个使用地源热泵的工程实例,来分析两种热泵方案的经济性。

近年来,地源热泵的应用方兴未艾,案例遍及全国各地[2,3]。

在地源热泵的三种类型之中,地埋管地源热泵和地下水地源热泵,均具备各自的特点和使用条件。

在两者均可使
用的地区,通过全面的动态经济分析来比较两种地源方案,有利于避免静态评价指标无法考虑资
金时间价值的缺点;同时,加深对地源热泵技术经济性的了解,并辅助工程决策。

目前这种分析比较尚未见诸于文献。

2 VDI介绍
德国工程师协会(VDI)是德国最大的工程师与自然科学家协会,会员覆盖工业界、学术界、
教育界等领域,其中包括来自各个不同专业方向的工程师、自然科学家及新兴的电脑工程师,是
公益性的工程师和科学家组织,也是欧洲最大的工程协会。

主要从事技术的发展、监督、标准化、工作研究、权利保护和专利等方面的工作,同时还承担工程师的培养、继续教育以及给政府、议会和社会提供咨询等方面的工作。

近期该协会又增加了技术转让的工作。

自从1856年建立以来,VDI在培养后继人才、提供学习机会、拓展新人视野方面产生了良好的社会效应,是德国延
续其强大的工业生命力的有力支持[4]。

VDI-2067主要应用于建筑能量供应系统的设计和评价,其part1部分的经济性计算,则借助
费用年值(annuity)的概念,用于评估建筑设备在全寿命周期内的动态经济特性[5]。

费用年值主要计算公式概括如下:
A=Ae-Ak+Av+Ab+As
式中,A为总费用年值,Ae为年收益,其他各项Ak,Av,Ab,As依次为投资、能耗、运行,和其他费用。

本项目Ae为零值。

总费用年值最小的方案为最优。

投资成本年值由以下公式给出:
Ak=(A0+A1+…AN-R)·a+f(r,A0,b)
式中,A0为初投资。

A0,1…N为历次设备重新购置的现金值,是初投资、价格变动因子(pricechangefactor),和基准贴现率的函数。

R为账面净值,r为维修费用占投资成本百分数,b 为动态价格年值系数(price-dynamicannuityfactor),由现金值系数(cashvaluefactor)和年值因子(annuityfactor)的乘积构成。

a为年值因子,由下式给出:
a=i·(1+i)T/[(1+i)T-1]
i为基准贴现率,T为观察期。

其他成本年值的公式从略。

简而言之,VDI-2067标准就是通过计算某项设备在观察年限(通常为整数的十年)内,通过计算其投资成本、运行维修费用、乃至整台设备更新替换的购置成本、残值等全部花费,得出观察期内的总费用年值,进而分析其经济性的一种全寿命周期成本计算方法。

标准中带有数据库,来最大程度地减少计算过程中的人为假设,保证准确的计算步骤和结果。

本文通过一个实例来说明VDI-2067标准的应用。

3 应用实例
青岛某外资工厂,位于出口加工区,准备对其制冷机组进行改造。

当前制冷机组配置为两台RTXA+4189(共计942kW)空冷式机组,用于厂房和办公室空调,另外一台70kW的小型空冷机提供局部的工艺冷却。

厂房希望使用地源热泵(地下水或者地埋管)对现有制冷系统进行改造。

厂区内部拥有地下水源水井,目前仅用于冲洗和灌溉用途,地下水使用费用为1.6元/立方米。

几种备选方案如表1所示。

每个方案均具备其各自的适用性。

为了评估各方案在观察期内的费用年值,从而选择最为经济的选项,使用VDI-2067对几种替代方案进行了经济性比选。

根据VDI-2067,计算所需的数据设定为:基准贴现率7%(由业主提供),观察期为30年,运行成本的价格变动因子为2%,其他成本(包括购置费用,能耗费用等)的价格变动因子为3%。

则费用年值系数计算结果为0.081。

现金值系数和动态价格年值系数计算结果如表2。

对机房改造涉及的全部设备和施工项目投资逐一列表并计算,假定几种方案的运行人员人数相同,则各方案的费用年值汇总如下。

初投资成本中已包含出售旧设备获得的收益(如表3）。

从中可以看出,在本案例中,方案3即地埋管地源热泵是最优选项。

尽管地埋管地源热泵在钻井和布置埋管方面的初投资高于地下水地源热泵的建设费用,但是在本案例中,由于开采使用每立方米的地下水(不论回灌与否),均需要向管理部门缴纳一定的费用,导致其运行期内的经常费用大幅度增加,抵消了地下水地源热泵施工相对简单的益处。

方案5作为地源热泵全面替代方案,总费用年值高于方案3,但依然低于经常费用高企的地下水地源热泵的其他方案选项。

4 结语
使用VDI-2067能够对特定技术应用进行系统的动态经济分析,有助于在观察期内,考虑多种价格动态变动等实际因素的前提下,得出该技术的经济性。

尤其在几种实施方案的经济分析、比较选择和辅助决策方面,具有较高的使用价值,值得推广应用。

参考文献
[1]冯为民,付晓灵．工程经济学,北京:北京大学出版社,2006．
[2]刘逸,李炳熙,付忠斌,方明洙．严寒地区地埋管地源热泵系统设计及运行优化.暖通空调,2011(8):77～80.
[3]张静波,吴建兵,寿炜炜．上海地区地埋管地源热泵和空气源热泵的节能性分析.暖通空调,2011(3):102～107.
[4]杨书卷．德国工程师协会(VDI)—世界工程组织联合会会员介绍之一.科技导
报,2010,(28):125.
[5]Beuth Verlag GmbH.VDI 2067 part1. Berlin,2000.。