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1、地源热泵空调系统可行性分析及设计软件开发摘要介绍自主开发的地源热泵空调系统可行性分析设计软件的理论基础、主要功能和操作过程，并应用实例验证软件的 准确性和实用性。该软件的开发以实际可行性分析过程为参考，采用实际常用的分析模板，可以方便快捷地计算出结果， 有效地提高了设计者的工作效率。引言地源热泵空调系统每项工程在投标或制定施工方案之前，都要进行可行性报告分析。地源热泵空调系统的可行性 分析包括效益分析，或者说是节能预测分析。简单讲就是通过计算对比分析而得出采用地源热泵是否可行，并通过实际 数字来说明地源热泵的节能效益。一般情况下，传统的热水系统有燃油锅炉热水系统、电热锅炉热水系统、空气源热泵热
2、水系统、太阳能+电热锅炉热水系统等，经济可行性分析就是将这几种方案的初投资、年运行费用、单位用水费用等与地源热泵热水系统逐项进行比较分析。其中有大量的计算内容，如单纯地应用计算器来计算，非常浪费时间。所以为了解决以上问题，广西大学绿色能源与建筑节能研究开发中心基于Visual Stu - dio . Net平台用C#语言开发了地源热泵可行性分析设计软件。1可行性分析方法本文选用的是工程当中经常采用的概算法。1. 1初投资的计算表2地源热泵系统投资预算书项目价格/万兀地源热泵热水设 30 .5 X5=152 . 5备如台）各种热水系统的初投资按照多年来由多项实际工程经验总结得到的造价数据计算（见
3、表1）地源热泵热水系统的初投资具体参考预算书，表2所示。表1各种热水系统的造价表燃油电热空气源电热锅方锅炉锅炉热泵/|/)案热水热水热水系炉热水系系统系统统统苴中太J570075009000 元阳能平造均投资价元/t元/t/t价1500 兀 /热水热水热水太阳能热水管网及配件空调末端设备等附件不锈钢热水保温水箱人水泵7. 0250 口土壤深井37 .5打井费热水表（每个908. 2元）304242 .5水管阀门4. 8合计32451. 2年运行费用的计算(1) 燃油锅炉热水系统年运行费用。燃油锅炉主要消耗柴油，所以年运行费用的计算关键是耗油量和费用的计算，即：冥式中：Q一日耗油量，kg ； M
4、 一日制热水量，kg ； AT 一温升，C； c一水的比热容，取lkcal/(kg C); q 一柴油 的热值，取1 xi04kcal/kg ； n一燃油锅炉热效率，取80%。E=00001Q P式中：E 一全年费用，万元；P 一燃油市场价格，元/kg ； t一全年运行时间，d。(2) 电热锅炉热水系统年运行费用。电热锅炉主要消耗电，所以年运行费用的计算关键是用电量的计算。用电量和全年耗电费用的计算方 法与燃油锅炉的相应计算方法相同，只要将计算公式中柴油的参数换成电的参数即可。其中，电热值为862kcal /kg，电锅炉的热效率为95 %。(3) 空气源热泵热水系统年运行费用。空气源热泵热水系
5、统的运行消耗电能，所以计算年运行费用的计算公式为：E=0.0001M qpt式中：q 一平均每吨热水耗电，kWh ； p 一市场电价，元/kWh。(4) 太阳能+电热锅炉热水系统耗电情况。太阳能+电热锅炉热水系统，只有在单独使用电热锅炉的时候耗电。计算年运行费用的方法与电热锅炉热水系统相同，只是运行时间不一样，按照实际使用电热锅炉的时间来计算。(5) 地源热泵热水系统年运行费用。地源热泵热水系统的运行同样消耗电能，计算年运行费用的方法与空气源热泵热水系统相同。2可行性分析可视化应用程序该设计的可行性分析模块主要包括负荷估算、设备选型和节能分析三大功能，三者之间相互影响，相互制约。根据负荷估算的
6、结果来选择热泵设备，选择好热泵设备就可以列出地源热泵计算书，从而为节能分析做好准备， 环环相扣，紧密相连。负荷估算根据所采用的地源热泵的工作方式来进行。地源热泵的工作方式总的来讲有4种需求搭配：制生活热水，制冷+制生活热水，供暖+制生活热水，制冷+供暖+制生活热水。每种方式对应相应的计算界面。在相应的模式下，进行各种负荷估算，并选择热泵进行节能分析，从而得出各种模式的可行性分析结果。热泵设备可以从热泵库中选择，根据每种热泵的性能参数，结合负荷估算的计算结果来选择合适的热泵型号。如果 热泵库中的热泵没有满足要求的，可以自行添加。地源热泵的计算书根据所选择的热泵以及实际工程来填写，作为地源热泵的初
7、投资参数。各种热水系 统方案的相应参数输入完毕就可以进行节能效益分析了。通过节能分析”按钮直接将计算分析的结果输出到分析结果页面。初投资、年运行费用、平均每人的热水费用以及对比分析的结果等可以一目了然地呈现在表格中。并且该 结果可以以EXCEL的格式输出保存。3工程实例分析以广西民族大学相思湖学院学生公寓热水/食堂空调地源热泵系统为例进行分析验证。广西民族大学相思湖学院有6栋学生公寓楼，共906个房间，计划每间住5人，6栋学生公寓总共可以住4530人；学生食堂空调面积为：一层2180m 2,二层2244m 2，两层空调面积共4424m 2。按每人每天使用热水50来设计，制冷标准为80W/m 2
8、O应用该实例对文中设计的可行性分析软件的分析验证过程如 下。(1) 负荷估算。输入参数：总人数4530人，每人每天使用热水50kg，空调面积共4424m2,制冷标准为80W/m 2,点击计算”按钮计算冷负荷和热水负荷。计算结果为：冷负荷353.92kw，生活热水负荷226.5to(2) 选择热泵型号。在热泵库中选择满足要求的热泵，根据计算的结果，这里选择JHLRDQD200型的地源热泵空调热水设备。配置5台JHLRDQD200型地源热泵空调热水设备，5台设备制热水总量：夏天(25 c )85 X5=425t，若产250t，设备工作14.29h ;冬天(7C)58.5 X5=293t，若产250
9、t，设备每天工作20.57h。能最大限度满足新学生公寓热水使用要求。5台JHLRDQD200型地源热泵空调热水设备总制冷量：72 5=360kW，对比计算结果353.92kw，选择的设备足以满足一、二层学生食堂空调制冷要求，每平方米制冷量为：360000/4424=81.4W，大于选择的制冷标准80Wo(3) 根据选择的设备和实际工程情况填写地源热泵预算书。(4) 节能分析。各种制热水方案参数为：燃油市场价格为5元/kg ;市场电价为0.6 元/kWh ；根据南宁市气候条件，采用 太阳能热水器，每年至少有 5个月需用电加热水；社会调查表明，空气源热泵制热水平均每吨热水耗电约15kWh ;计算可
10、知地源热泵制热水平均每吨热水耗电约9.5kwh。将确定的各个参数输入软件。另外，因为该工程的可行性分析报告中，按250t进行了节能分析，以最大限度满足新学生公寓热水使以方便对比计算的结果。用要求，所以本文也将实际计算的热水量226.5t改为250t进行节能计算分析该实例工程的可行性分析报告中的分析结果如表3所示。表3各种热水系统运行费用比较万案+电热锅炉空气源热泵地源热投资每年运十年运投资成本+平均每行行成本十年运行人每天采用地源热泵制热水/万元费用/费用/热水费每年节约费用比较力兀力兀费用/万儿用/元1406.3方案比方案节约143140.6301549.301.0397.88万元，69.6
11、%比方案节约122.11万元，1648.6190164.8601838.601.2174.1%比方案节约39.68万儿37082.42824.301194.300.6148.1%29867.50675.00973.000.50比方案节约24.75万儿324.542.75427.50752.000.3136.7%燃油锅电热锅太阳能，泵逐项对比软件的计算分析结果，只有初投资有点误差，那是因为在人工手算的时候，扩大地将实际计算结果四舍 五入”了；其他各项计算结果的差异就是计算精度的不同。所以，可以说采用该软件计算分析的结果与可行性报告的计 算结果是一致的。这就充分证明了该软件采用的计算方法是正确的，
12、那么该软件也是可以被实际工程使用的。从计算的结果可以看到，地源热泵热水系统与其他热水系统比较初投资较高，但是其运行费用却非常低，而正是 因为这个特点使得整个成本回收期大大缩短，从而较好地弥补了高成本的缺憾。所以采用地源 热泵热水系统是经济节能 的，这就是可行性分析的目的，而该软件无疑又为设计者提供了便利条件。4结语该软件的设计综合考虑了多种实际生活需求，扩大了软件的应用范围，同时包含了大量常用的热泵型号，可以供设 计者直接选择，从而避免了麻烦的查找过程。繁琐的计算过程通过一个按钮就可以实现，为设计者节 省了大量的时间。分 析结果采用实际分析常用的模板，设计者更易于接受使用。总之，人性化的设计是该软件最大的特点。验证的结果充分说 明该软件可以应用于实际工程，来进行地源热泵空调系统经济可行性分析。
