暖通空調(diào)方案經(jīng)濟(jì)性評(píng)價(jià)模型與模擬方法

暖通空調(diào)方案經(jīng)濟(jì)性評(píng)價(jià)模型與模擬方法

0暖通空調(diào)方案的經(jīng)濟(jì)性評(píng)價(jià)暖通設(shè)備工程是一項(xiàng)涵蓋廣泛、內(nèi)容廣泛、復(fù)雜多樣的系統(tǒng)工程。對(duì)于同一房間的要求，可以有各種各樣的解決方案。我們最終應(yīng)該選擇哪種方案？選擇的依據(jù)是什么？我們應(yīng)該以少量能源消耗為基礎(chǔ)。還是第一次投資少。或者以運(yùn)營管理方便、運(yùn)營成本少為基礎(chǔ)。事實(shí)上，對(duì)暖通設(shè)備系統(tǒng)性能的全面、公正評(píng)估至少包括兩個(gè)方面（見圖1）。另一方面，通過對(duì)該系統(tǒng)的運(yùn)行進(jìn)行年度全球流程的模擬分析，可以得到該系統(tǒng)所能提供的室內(nèi)空間環(huán)境的參數(shù)，并以滿足使用要求的滿意率作為該方案的可行性評(píng)估。另一方面，計(jì)算該方案的初始投資和運(yùn)營成本，并將該方案的使用壽命成本作為評(píng)價(jià)該方案的經(jīng)濟(jì)因素。然后設(shè)計(jì)人員結(jié)合這兩方面的評(píng)價(jià),權(quán)衡利弊,確定功能與成本最佳匹配的暖通空調(diào)設(shè)計(jì)方案。因此,方案的經(jīng)濟(jì)性評(píng)價(jià)是暖通空調(diào)設(shè)計(jì)過程中必不可少的環(huán)節(jié)。建筑環(huán)境系統(tǒng)設(shè)計(jì)是一個(gè)循序漸進(jìn)并且不斷反饋的過程,系統(tǒng)設(shè)計(jì)應(yīng)分階段進(jìn)行。因此,暖通空調(diào)方案的經(jīng)濟(jì)性分析,必須針對(duì)每個(gè)設(shè)計(jì)階段不同的設(shè)計(jì)任務(wù),對(duì)本階段擬采用的多個(gè)方案的經(jīng)濟(jì)性進(jìn)行預(yù)測和比較,從而在不同的設(shè)計(jì)階段,為暖通空調(diào)設(shè)計(jì)師及工程建設(shè)部門提供方案選擇的經(jīng)濟(jì)性依據(jù)。本講將首先介紹目前暖通空調(diào)方案經(jīng)濟(jì)性分析的研究現(xiàn)狀,然后闡述DeST中暖通空調(diào)方案的經(jīng)濟(jì)性分析所選用的模型與模擬方法,最后輔以實(shí)例來詳細(xì)說明。1暖通空調(diào)設(shè)計(jì)能耗分析由于暖通空調(diào)方案的經(jīng)濟(jì)性是決定方案是否選用的重要指標(biāo)之一,目前已有相當(dāng)多與此相關(guān)的研究成果發(fā)表,大多是針對(duì)暖通空調(diào)設(shè)計(jì)過程中某一階段的某個(gè)具體問題。同時(shí)目前的大部分能耗模擬軟件,例如美國的EnergyPlus,也都涉及到暖通空調(diào)方案能耗的經(jīng)濟(jì)性分析。下面分別進(jìn)行簡要介紹。1.1對(duì)冷熱源設(shè)計(jì)的經(jīng)濟(jì)性分析國內(nèi)外已經(jīng)有相當(dāng)多關(guān)于暖通空調(diào)方案經(jīng)濟(jì)性的研究,大多是針對(duì)設(shè)計(jì)過程中的某個(gè)具體問題的經(jīng)濟(jì)性進(jìn)行的分析,很少對(duì)暖通空調(diào)系統(tǒng)整體經(jīng)濟(jì)性計(jì)算方法作研究。正是由于缺乏整體系統(tǒng)的方法,在分析某個(gè)局部的具體問題時(shí)就無法避免分析的片面性。比如建筑部件經(jīng)濟(jì)特性的研究,在此類研究中建筑部件的經(jīng)濟(jì)性分析模型存在以下不足:在計(jì)算初投資時(shí),一般只考慮到改進(jìn)型建筑部件與基準(zhǔn)建筑部件的差價(jià)所引起的初投資增加部分,而沒有考慮到因改進(jìn)建筑部件減少了建筑的冷熱負(fù)荷,從而減小空調(diào)末端設(shè)備和冷熱源的容量所減少的初投資部分。另外,目前的經(jīng)濟(jì)性分析依然是從原先單點(diǎn)設(shè)計(jì)的角度上去分析考慮,這樣也會(huì)使其結(jié)果存在較大誤差。比如,在冷熱源選型研究中,當(dāng)計(jì)算冷熱源的運(yùn)行費(fèi)用時(shí),一般是根據(jù)全年冬夏季建筑的冷熱負(fù)荷,直接采用制冷機(jī)組額定的COP或者采用冷熱源的平均出力、當(dāng)量負(fù)荷率等指標(biāo),折合計(jì)算出冷熱源的年耗電量或耗氣量,然后再乘以固定的電價(jià)或燃?xì)鈨r(jià)得到冷熱源設(shè)備的全年運(yùn)行費(fèi)。這樣的計(jì)算方法存在以下不足:由于室內(nèi)外參數(shù)等因素隨時(shí)間變化,建筑物全年空調(diào)冷熱負(fù)荷也隨時(shí)間變化,制冷設(shè)備并不是全年都按額定工況運(yùn)行,而是有時(shí)運(yùn)行在部分負(fù)荷下。同時(shí)不同類型的冷熱源設(shè)備在部分負(fù)荷下的運(yùn)行性能差異很大,如果直接采用制冷機(jī)組額定的COP等固定常數(shù)來計(jì)算耗電量,會(huì)出現(xiàn)一定的誤差,最終將會(huì)影響冷熱源選型的經(jīng)濟(jì)性分析的可信度。1.2集成同步模擬的局限性EnergyPlus是美國能源部和勞倫斯·伯克利國家實(shí)驗(yàn)室繼1998年停止DOE-2的開發(fā)后,重新開發(fā)的新的能耗模擬軟件。它由四個(gè)主要模塊構(gòu)成:負(fù)荷模塊、系統(tǒng)模塊、設(shè)備模塊和經(jīng)濟(jì)模塊。模擬時(shí)采用集成同步的負(fù)荷模擬、系統(tǒng)模擬和設(shè)備模擬,這種方式無法獨(dú)立進(jìn)行負(fù)荷模擬、系統(tǒng)模擬和設(shè)備模擬,需要輸入詳細(xì)數(shù)據(jù)一同進(jìn)行模擬。然而實(shí)際的空調(diào)設(shè)計(jì)過程是一個(gè)分階段進(jìn)行、逐步深化的過程,在不同的階段需要不同的數(shù)據(jù),面向不同的設(shè)計(jì)對(duì)象,解決不同的問題,隨著設(shè)計(jì)的深入展開,未知數(shù)據(jù)逐步轉(zhuǎn)變?yōu)橐阎?。所以這種整體的集成同步的模擬限制了它在暖通空調(diào)設(shè)計(jì)過程中的應(yīng)用,該軟件主要用于詳細(xì)設(shè)計(jì)完成之后的建筑能耗分析和評(píng)估,其經(jīng)濟(jì)模塊用于計(jì)算滿足負(fù)荷所需要的能源費(fèi)用。因此,EnergyPlus的經(jīng)濟(jì)性模型不符合設(shè)計(jì)過程的循序漸進(jìn)性,沒有與暖通空調(diào)系統(tǒng)設(shè)計(jì)由淺入深的每一步緊密結(jié)合,也就不能在設(shè)計(jì)的不同階段,當(dāng)設(shè)計(jì)人員需要進(jìn)行方案取舍時(shí),提供出量化的依據(jù)。綜上所述,對(duì)暖通空調(diào)系統(tǒng)設(shè)計(jì)過程中的經(jīng)濟(jì)性評(píng)價(jià)方法的系統(tǒng)研究亟待進(jìn)行,迫切需要一種更準(zhǔn)確、更方便、更有預(yù)見性的經(jīng)濟(jì)性計(jì)算方法,在暖通空調(diào)系統(tǒng)設(shè)計(jì)過程中對(duì)系統(tǒng)的各個(gè)部分及整體系統(tǒng)的經(jīng)濟(jì)性進(jìn)行準(zhǔn)確、方便的預(yù)測。2德爾菲熱敏系統(tǒng)的經(jīng)濟(jì)分析2.1暖通空調(diào)方案分析本著“分階段設(shè)計(jì),分階段模擬”的理念,建筑模擬軟件DeST在開發(fā)過程中融合了實(shí)際設(shè)計(jì)過程的階段性特點(diǎn),將模擬劃分為建筑熱特性分析、系統(tǒng)方案分析、空氣處理方案分析、冷熱源及泵站分析和風(fēng)系統(tǒng)分析共五大階段。在設(shè)計(jì)的不同階段對(duì)設(shè)計(jì)目標(biāo)進(jìn)行可行性分析,模擬出準(zhǔn)確實(shí)用的可行性分析結(jié)果。同樣,暖通空調(diào)方案的經(jīng)濟(jì)性分析也必須針對(duì)暖通空調(diào)系統(tǒng)設(shè)計(jì)由淺入深、逐步深化的這種過程,在設(shè)計(jì)的不同階段,利用已有的信息,盡可能準(zhǔn)確地評(píng)價(jià)擬采用的系統(tǒng)的經(jīng)濟(jì)性,從而為優(yōu)化設(shè)計(jì)、比較方案提供經(jīng)濟(jì)方面的依據(jù)。下面將分別簡述建筑環(huán)境系統(tǒng)設(shè)計(jì)過程中的各個(gè)階段。2.1.1圍護(hù)結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì)及其經(jīng)濟(jì)性分析在本階段主要研究建筑物的本體,包括建筑的朝向設(shè)計(jì)、圍護(hù)結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì)、房間功能及內(nèi)擾設(shè)計(jì)等。其中圍護(hù)結(jié)構(gòu)的熱性能是影響建筑環(huán)境狀況和能耗狀況的一個(gè)重要因素,因此圍護(hù)結(jié)構(gòu)的優(yōu)化設(shè)計(jì)有著十分重要的意義。圍護(hù)結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì)又包括確定建筑幾何形狀和窗墻比、選擇建筑材料、設(shè)計(jì)遮陽部件等。DeST根據(jù)設(shè)計(jì)者提出的不同建筑設(shè)計(jì)方案,對(duì)建筑進(jìn)行全年逐時(shí)的溫度模擬和供暖空調(diào)能耗計(jì)算,同時(shí)進(jìn)行相應(yīng)暖通空調(diào)方案的經(jīng)濟(jì)性分析。通過建筑方案設(shè)計(jì)階段的模擬分析,進(jìn)行不同方案之間的對(duì)比,對(duì)建筑主體設(shè)計(jì)本身提出有利于建筑節(jié)能的意見同時(shí)確保其經(jīng)濟(jì)合理。2.1.2其他系統(tǒng)設(shè)計(jì)方案的比較在本階段主要是進(jìn)行分區(qū)方案及空調(diào)系統(tǒng)形式的設(shè)計(jì),這是空調(diào)系統(tǒng)設(shè)計(jì)中至關(guān)重要的一個(gè)環(huán)節(jié),該設(shè)計(jì)的優(yōu)劣在極大程度上影響建筑使用時(shí)的冷熱狀況,以及空調(diào)系統(tǒng)能否滿足人員熱舒適的要求。目前的分區(qū)方案及空調(diào)系統(tǒng)形式設(shè)計(jì)大多還停留在依賴經(jīng)驗(yàn)和簡單手工計(jì)算基礎(chǔ)上,而建筑的復(fù)雜性使得這種設(shè)計(jì)往往不能滿足舒適性和經(jīng)濟(jì)性的要求。在對(duì)建筑熱狀況進(jìn)行全年逐時(shí)模擬的基礎(chǔ)上,根據(jù)設(shè)計(jì)人員提出的不同設(shè)計(jì)方案,比如全空氣系統(tǒng)或風(fēng)機(jī)盤管系統(tǒng),DeST模擬出各房間全年的溫度狀況、不滿意率及要求的空調(diào)設(shè)備出力,同時(shí)對(duì)不同系統(tǒng)方案的經(jīng)濟(jì)性作分析,使設(shè)計(jì)人員可從可行性和經(jīng)濟(jì)性兩個(gè)方面對(duì)不同的系統(tǒng)設(shè)計(jì)方案進(jìn)行比較。通過系統(tǒng)方案設(shè)計(jì)階段的模擬分析,對(duì)不同的系統(tǒng)方案進(jìn)行對(duì)比,輔助設(shè)計(jì)人員確定既能滿足使用要求又經(jīng)濟(jì)合理的系統(tǒng)方案。2.1.3其他總體設(shè)計(jì)方案確定分區(qū)方案及空調(diào)系統(tǒng)形式后,應(yīng)該進(jìn)行空氣處理設(shè)備的設(shè)計(jì)與校核。設(shè)計(jì)人員確定一種設(shè)備組合,如熱回收器+表冷器+加濕器。DeST在方案設(shè)計(jì)模擬結(jié)果的基礎(chǔ)上,對(duì)選取的設(shè)備類型及容量進(jìn)行全年逐時(shí)的校核計(jì)算,給出不滿足系統(tǒng)要求的時(shí)刻以及空氣處理方案的能耗。同時(shí)DeST根據(jù)選取的空氣處理設(shè)備,還作出相應(yīng)較為準(zhǔn)確的經(jīng)濟(jì)性分析,可以為用戶選擇節(jié)能經(jīng)濟(jì)的空氣處理方案提供依據(jù)。在進(jìn)行方案選擇之后,后續(xù)設(shè)計(jì)分成兩個(gè)主要的分支:水系統(tǒng)的設(shè)計(jì)和風(fēng)系統(tǒng)的設(shè)計(jì)。水系統(tǒng)的設(shè)計(jì)主要解決冷熱源以及水泵的選型及校核,風(fēng)系統(tǒng)的設(shè)計(jì)主要解決風(fēng)網(wǎng)設(shè)計(jì)和風(fēng)機(jī)的選型及校核。2.1.4逐時(shí)冷熱量的校核制冷站設(shè)計(jì)是空調(diào)系統(tǒng)設(shè)計(jì)非常重要的內(nèi)容,制冷機(jī)的容量和臺(tái)數(shù)搭配對(duì)系統(tǒng)初投資和運(yùn)行費(fèi)的影響均很大。目前的制冷站設(shè)計(jì)還大多停留在簡單單點(diǎn)手工計(jì)算基礎(chǔ)上,而建筑物使用的復(fù)雜性使得這種設(shè)計(jì)往往不能滿足舒適性和經(jīng)濟(jì)性的要求。DeST根據(jù)空調(diào)處理設(shè)備提出的全年逐時(shí)冷熱量要求,對(duì)選定的冷熱源、水泵的設(shè)備類型及容量進(jìn)行全年逐時(shí)的校核計(jì)算,給出不滿足要求的時(shí)刻以及相應(yīng)的冷熱源和水泵的全年能耗。同時(shí)DeST根據(jù)選取的冷熱源和水泵類型、容量及運(yùn)行能耗,進(jìn)行更為準(zhǔn)確的經(jīng)濟(jì)性分析,幫助設(shè)計(jì)者確定既能滿足使用要求又經(jīng)濟(jì)合理的冷熱源、水泵方案。2.1.5風(fēng)系統(tǒng)方案的確定根據(jù)空調(diào)系統(tǒng)方案模擬及空氣處理設(shè)備模擬結(jié)果得到的各個(gè)房間及末端的風(fēng)量需求,進(jìn)行空調(diào)風(fēng)系統(tǒng)設(shè)計(jì)計(jì)算,確定風(fēng)機(jī)等設(shè)備型號(hào),校核設(shè)計(jì)方案在全工況下是否能滿足逐時(shí)的風(fēng)量要求,并模擬計(jì)算全年的風(fēng)機(jī)系統(tǒng)的運(yùn)行能耗。同時(shí)DeST進(jìn)行較準(zhǔn)確的經(jīng)濟(jì)性分析,幫助設(shè)計(jì)者確定既能滿足使用要求又經(jīng)濟(jì)合理的風(fēng)系統(tǒng)方案。上述各個(gè)不同設(shè)計(jì)階段需要解決的問題匯總見表1。DeST在設(shè)計(jì)的不同階段針對(duì)不同的設(shè)計(jì)任務(wù)進(jìn)行相應(yīng)的模擬分析。圖2所示為DeST的軟件結(jié)構(gòu),它是由多個(gè)單獨(dú)的模塊相互連接構(gòu)成的。圖中的各個(gè)模塊與各設(shè)計(jì)階段對(duì)應(yīng),各個(gè)模塊的簡介可參見第1講。DeST在設(shè)計(jì)的不同階段能提供出準(zhǔn)確實(shí)用的可行性分析結(jié)果,詳細(xì)情況見表2。如建筑熱特性的模擬計(jì)算提供建筑的冷熱負(fù)荷,方案模擬則提供系統(tǒng)方案的運(yùn)行效果及能耗,等等。各部分詳細(xì)的理論論述及實(shí)例可參考本專題的前9講[4,5,6,7,8,9,10,11,12,13]。本講將著重論述在不同設(shè)計(jì)階段的經(jīng)濟(jì)性分析的方法。這樣DeST在每一設(shè)計(jì)階段,給出擬采用的暖通空調(diào)設(shè)計(jì)方案的可行性評(píng)價(jià)的同時(shí),并行分析該方案的經(jīng)濟(jì)性,為每一步設(shè)計(jì)方案的選擇提供了方案可行性與經(jīng)濟(jì)性兩方面的決策依據(jù)。2.2缺省模型分析隨著設(shè)計(jì)的不斷進(jìn)行,已知信息不斷增多,但要準(zhǔn)確、合理、可靠地預(yù)測暖通空調(diào)系統(tǒng)的經(jīng)濟(jì)性則需要絕大部分設(shè)備、材料的具體型號(hào)、規(guī)格和數(shù)量,根據(jù)這些具體的信息,才可以準(zhǔn)確計(jì)算系統(tǒng)的初投資、運(yùn)行費(fèi)等經(jīng)濟(jì)性參數(shù),給出整體準(zhǔn)確的經(jīng)濟(jì)性評(píng)價(jià)。然而在設(shè)計(jì)初始的不同階段,在最需要作經(jīng)濟(jì)比較的時(shí)候,可用的確定信息最少。相反,等到工程設(shè)計(jì)進(jìn)行到可以得到上述詳細(xì)信息時(shí),經(jīng)濟(jì)評(píng)價(jià)工作又失去其意義,起不到預(yù)先指導(dǎo)人們選擇空調(diào)方案的作用。為了解決這一矛盾,DeST中經(jīng)濟(jì)性分析的主要思想就是在設(shè)計(jì)的每一個(gè)階段,對(duì)已經(jīng)模擬計(jì)算的部分采用模擬結(jié)果的詳細(xì)數(shù)據(jù);對(duì)未知的部分,根據(jù)已有的模擬結(jié)果,按照常規(guī)單點(diǎn)設(shè)計(jì)方法,為設(shè)計(jì)人員預(yù)選后續(xù)的設(shè)備及其容量,并完成預(yù)選系統(tǒng)和設(shè)備相應(yīng)的模擬計(jì)算,得到大部分設(shè)備、材料的具體規(guī)格和數(shù)量,然后逐項(xiàng)準(zhǔn)確計(jì)算系統(tǒng)的初投資、運(yùn)行費(fèi)參數(shù),給出較準(zhǔn)確的經(jīng)濟(jì)性評(píng)價(jià)。在DeST中把各階段預(yù)選設(shè)備并模擬分析的模塊稱為對(duì)應(yīng)其階段的缺省模型。缺省模型包括以下兩部分內(nèi)容:a)依據(jù)設(shè)計(jì)人員確定初步的方案,按照常規(guī)單點(diǎn)設(shè)計(jì)方法,為設(shè)計(jì)人員預(yù)選后續(xù)的設(shè)備及其容量。DeST采用了目前暖通空調(diào)設(shè)計(jì)中通用的設(shè)計(jì)方法,本講不作詳細(xì)闡述,具體可參考DeST的技術(shù)文檔。b)完成“預(yù)選系統(tǒng)和設(shè)備”相應(yīng)的模擬計(jì)算。其模擬計(jì)算原理同標(biāo)準(zhǔn)模塊,內(nèi)容可參見本專題的前9講[4,5,6,7,8,9,10,11,12,13]。隨著設(shè)計(jì)的不斷深入,缺省模型逐步被標(biāo)準(zhǔn)模型取代,最終在設(shè)計(jì)完成之后,得到準(zhǔn)確完整的經(jīng)濟(jì)性結(jié)果。下面分階段進(jìn)一步詳細(xì)說明。2.2.1定風(fēng)力式電機(jī)設(shè)備的選型在本階段主要研究的是建筑物的本體,即進(jìn)行標(biāo)準(zhǔn)的BAS模塊的模擬,得到了建筑物全年逐時(shí)的冷熱負(fù)荷,而其他信息還未得到,此時(shí)要進(jìn)行比較準(zhǔn)確的經(jīng)濟(jì)性評(píng)價(jià)是有難度的。DeST的做法是首先根據(jù)已有的信息,由設(shè)計(jì)人員確定以下初步的設(shè)計(jì)方案。a)空調(diào)系統(tǒng)的形式:定風(fēng)量、變風(fēng)量、風(fēng)機(jī)盤管等;b)冷源的類型:離心式、活塞式、螺桿式、溴化鋰吸收式、水冷冷水機(jī)組、風(fēng)冷冷水機(jī)組等;c)熱源的類型:城市集中熱網(wǎng),燃油、燃?xì)狻⑷济哄仩t,溴化鋰吸收式冷熱水機(jī)組,空氣源熱泵機(jī)組,水冷熱泵機(jī)組等。如果設(shè)計(jì)人員不予確定,DeST將默認(rèn)采用上述方案中的第一個(gè)方案。然后按照常規(guī)單點(diǎn)設(shè)計(jì)方法,為設(shè)計(jì)人員預(yù)選后續(xù)的設(shè)備及其容量,具體如下。a)DeST根據(jù)內(nèi)部設(shè)定的系統(tǒng)分區(qū)規(guī)則進(jìn)行空調(diào)系統(tǒng)的分區(qū)劃分。比如當(dāng)房間進(jìn)深超過7m時(shí),將離外墻4m處設(shè)為內(nèi)外區(qū)的分界線等。然后根據(jù)設(shè)計(jì)人員確定的空調(diào)系統(tǒng)形式,比如全空氣定風(fēng)量系統(tǒng)(以下都以此為例進(jìn)行說明),由BAS模塊模擬得到的房間尖峰負(fù)荷,按照式(1)計(jì)算出系統(tǒng)的額定送風(fēng)量。L=3600QxρcpΔt(1)式中L為送風(fēng)量,m3/h;3600為換算系數(shù),s/h;Qx為室內(nèi)尖峰顯冷負(fù)荷,kW;ρ為空氣密度,可取1.2kg/m3;cp為空氣比定壓熱容,可取1.01kJ/(kg·℃);Δt為送風(fēng)溫差,可取8℃。b)DeST按照常用的混風(fēng)段、粗效過濾段、6排表冷段、送風(fēng)段估計(jì)組合式空調(diào)箱的組成。取固定新風(fēng)比為0.15。c)由設(shè)計(jì)人員確定的冷源類型,比如電動(dòng)活塞式制冷機(jī),首先根據(jù)已經(jīng)計(jì)算出來的空調(diào)逐時(shí)冷負(fù)荷,考慮1.1的冷量損耗系數(shù),得到制冷站設(shè)計(jì)的最大計(jì)算冷負(fù)荷、平均小時(shí)冷負(fù)荷,作為選擇制冷機(jī)的依據(jù)。制冷機(jī)臺(tái)數(shù)的設(shè)置對(duì)于不同的制冷機(jī)形式有著不同的考慮,例如對(duì)于活塞式制冷機(jī)組,當(dāng)制冷量為580～1750kW時(shí),臺(tái)數(shù)設(shè)置為兩臺(tái)等。DeST目前已有幾個(gè)簡單的制冷機(jī)臺(tái)數(shù)設(shè)置策略模塊供用戶選用。DeST中設(shè)有比較完備的設(shè)備庫,根據(jù)制冷站最大計(jì)算冷負(fù)荷及臺(tái)數(shù)進(jìn)行制冷機(jī)的自動(dòng)匹配選型。熱源選型同理。d)水系統(tǒng)默認(rèn)采用二次泵定速系統(tǒng)。一次泵的流量等于冷水機(jī)組的額定流量,并附加10%的余量。揚(yáng)程為克服一次環(huán)路的阻力損失,其中包括一次環(huán)路的管道阻力和設(shè)備阻力,設(shè)備阻力由已選制冷機(jī)設(shè)備的額定阻力確定,管路阻力由預(yù)先給定的阻力系數(shù)S值與額定流量求得,并考慮10%的附加余量。一次泵的數(shù)量與冷水機(jī)組臺(tái)數(shù)相同。二次泵的規(guī)格數(shù)量一般根據(jù)建筑使用功能等因素分成幾個(gè)區(qū),根據(jù)每個(gè)區(qū)具體的冷負(fù)荷確定水泵流量,根據(jù)每個(gè)區(qū)水網(wǎng)的阻力確定水泵的揚(yáng)程。但是在初步設(shè)計(jì)階段,還沒有對(duì)分區(qū)進(jìn)行設(shè)計(jì),只能采用估算的方法確定。簡單來說,可以采用二次泵的流量和數(shù)量與一次泵相同,二次泵的揚(yáng)程按預(yù)先給定的用戶側(cè)阻力系數(shù)S值與額定流量,并附加10%的余量求得。e)對(duì)于定風(fēng)量系統(tǒng),風(fēng)機(jī)的數(shù)量同組合式空調(diào)箱,風(fēng)量同組合式空調(diào)箱的額定風(fēng)量,揚(yáng)程為克服環(huán)路的阻力損失,其中包括設(shè)備阻力和風(fēng)道阻力,設(shè)備阻力由已選空調(diào)箱設(shè)備的額定阻力確定,風(fēng)道阻力按給定的阻力系數(shù)S值與額定風(fēng)量求得,并考慮10%的附加余量。f)完成上述預(yù)選系統(tǒng)和設(shè)備相應(yīng)的模擬計(jì)算。上述的過程即執(zhí)行了缺省Scheme、缺省AHU、缺省CPS、缺省DNA的模擬。這樣,就得到了絕大部分設(shè)備、材料的具體型號(hào)、規(guī)格和數(shù)量,及其相應(yīng)的能耗,然后將上述信息傳輸?shù)浇?jīng)濟(jì)分析EAM(economicanalysismodel)模塊平臺(tái),逐項(xiàng)計(jì)算暖通空調(diào)系統(tǒng)的初投資、運(yùn)行費(fèi),給出較準(zhǔn)確的經(jīng)濟(jì)性評(píng)價(jià)指標(biāo)——壽命周期費(fèi)用。在本階段BAS模塊已經(jīng)進(jìn)行了詳細(xì)的模擬,采用的是標(biāo)準(zhǔn)的模塊。而后面的模塊實(shí)際上還未進(jìn)行設(shè)計(jì),所以采用的是缺省模塊。2.2.2預(yù)調(diào)方案scheme模擬在本階段進(jìn)行的是空調(diào)系統(tǒng)形式及分區(qū)方案設(shè)計(jì),研究的是不同環(huán)境控制方案的運(yùn)行效果,也即進(jìn)行標(biāo)準(zhǔn)的Scheme模擬,而后續(xù)的未進(jìn)行設(shè)計(jì)部分采用缺省AHU、缺省CPS、缺省DNA的模擬。2.2.3未進(jìn)行標(biāo)準(zhǔn)化的ahu模擬確定空調(diào)系統(tǒng)形式及分區(qū)方案后,本階段設(shè)計(jì)的是空氣處理設(shè)備,即進(jìn)行標(biāo)準(zhǔn)的AHU模擬,而其余未進(jìn)行設(shè)計(jì)部分采用缺省CPS、缺省DNA的模擬。2.2.4冷源和水泵的分類分類本階段的研究目的是選擇冷熱源并校驗(yàn),CPS采用標(biāo)準(zhǔn)模塊。水系統(tǒng)設(shè)計(jì)完畢。2.2.5風(fēng)分析儀階段的dna本階段進(jìn)行空調(diào)風(fēng)系統(tǒng)設(shè)計(jì),DNA采用標(biāo)準(zhǔn)模塊。風(fēng)系統(tǒng)設(shè)計(jì)完畢。2.2.6暖通空調(diào)系統(tǒng)經(jīng)濟(jì)性評(píng)價(jià)在對(duì)暖通空調(diào)系統(tǒng)各個(gè)部分都進(jìn)行了模擬分析后,得到了絕大部分設(shè)備、材料的具體規(guī)格和數(shù)量及其相應(yīng)能耗,根據(jù)這些具體的信息,逐項(xiàng)準(zhǔn)確計(jì)算暖通空調(diào)系統(tǒng)的初投資、運(yùn)行費(fèi)等經(jīng)濟(jì)性參數(shù),給出整體準(zhǔn)確的經(jīng)濟(jì)性評(píng)價(jià)。3空調(diào)系統(tǒng)水系統(tǒng)的管道規(guī)格及長度的估算本節(jié)將詳細(xì)介紹DeST中暖通空調(diào)方案的經(jīng)濟(jì)性分析平臺(tái),即經(jīng)濟(jì)性分析EAM模塊。在DeST的模擬結(jié)果中得到了絕大部分設(shè)備、材料的具體規(guī)格和數(shù)量及其相應(yīng)能耗,比如制冷機(jī)、冷卻塔、鍋爐、熱泵、換熱器、空調(diào)箱、風(fēng)機(jī)盤管、風(fēng)機(jī)等設(shè)備的數(shù)量及其能耗。但仍有部分設(shè)備、材料的規(guī)格數(shù)量沒有設(shè)計(jì)出來,比如風(fēng)管、風(fēng)管保溫、風(fēng)口、風(fēng)閥、水管、水管保溫、水過濾器等。這樣就無法進(jìn)行詳細(xì)計(jì)算,所以DeST中采取估算的方法估計(jì)未知設(shè)備、材料的規(guī)格數(shù)量,半準(zhǔn)確、半估算地給出暖通空調(diào)系統(tǒng)的經(jīng)濟(jì)性參數(shù)。具體如下。a)風(fēng)管:通過對(duì)典型布置的暖通空調(diào)系統(tǒng)所消耗的鋼板的數(shù)量進(jìn)行研究分析,得知風(fēng)管的面積與風(fēng)管的送風(fēng)量、輸送的建筑面積、輸送面積的形狀系數(shù)有關(guān),即得到以下經(jīng)驗(yàn)關(guān)系式:F=f(G?A?S)(2)式中F為風(fēng)管的面積,m2;G為風(fēng)管的送風(fēng)量,m3/h;A為風(fēng)管輸送的建筑面積,m2;S為風(fēng)管輸送面積的形狀系數(shù)。b)風(fēng)管保溫:采用目前暖通空調(diào)工程一般采用的30mm厚的帶鋁箔的離心玻璃棉板作為風(fēng)管的保溫材料,依據(jù)上述估算的風(fēng)管面積來估算出保溫材料的用量。c)風(fēng)口:按以下常規(guī)經(jīng)驗(yàn)進(jìn)行估算,對(duì)商場、餐廳類建筑的全空氣系統(tǒng)按照1000m3/h空調(diào)送風(fēng)量配一個(gè)300mm×300mm的方形散流器估算;對(duì)于全空氣系統(tǒng)的辦公室,按照600m3/h空調(diào)送風(fēng)量配一個(gè)250mm×250mm的方形散流器估算;對(duì)于風(fēng)機(jī)盤管,按照每臺(tái)盤管配兩個(gè)1000mm×200mm風(fēng)口估計(jì)等。d)風(fēng)閥:一般情況下,每臺(tái)組合式空調(diào)箱的送風(fēng)道和回風(fēng)道各安裝一個(gè)消聲器和防火閥,規(guī)格同送風(fēng)道和回風(fēng)道的尺寸。根據(jù)《采暖通風(fēng)與空氣調(diào)節(jié)設(shè)計(jì)規(guī)范》對(duì)送風(fēng)風(fēng)速的規(guī)定,取送風(fēng)干管的風(fēng)速為8m/s,由風(fēng)速和總風(fēng)量可確定送風(fēng)道的尺寸和防火閥、消聲器的規(guī)格等。e)水管:通過對(duì)典型布置的暖通空調(diào)系統(tǒng)所消耗水管的規(guī)格數(shù)量進(jìn)行分析研究,總結(jié)出水管的規(guī)格和長度根據(jù)水管輸送的水量、輸送建筑面積、輸送面積形狀系數(shù)計(jì)算的經(jīng)驗(yàn)公式,依此來估算水系統(tǒng)中水管的規(guī)格和長度。f)水管保溫:采用目前一般采用的帶鋁箔加筋隔汽層的離心玻璃棉保溫管套作為空調(diào)水管的保溫材料,厚度一般為50mm。根據(jù)水系統(tǒng)所用的各種管徑的水管的數(shù)量,按下式計(jì)算出水管保溫材料的使用量:V=∑iπ(di+δi+δi×3.3%)×(δi+δi×3.3%)li(3)式中V為水管保溫材料的使用量,m3;di為管徑,m;δi為管徑為di的管道的保溫材料厚度,m;li為管徑為di的管道長度,m;3.3%為保溫材料允許的超厚系數(shù)。g)水過濾器:一般情況下,每臺(tái)組合式空調(diào)箱的進(jìn)水管裝有一個(gè)水過濾器,規(guī)格同該空調(diào)箱總水管接管的管徑,水管的管徑可由下式算出:d=0.01746√QΔtv(4)式中d為空調(diào)箱水管接管管徑,m;Q為空調(diào)箱的供冷量,kW;v為管內(nèi)水流速,根據(jù)文獻(xiàn)的推薦值可以取1.5m/s;Δt為冷水供回水溫差,一般為5℃。3.1暖通空調(diào)設(shè)備費(fèi)用估算暖通空調(diào)系統(tǒng)的初投資即系統(tǒng)的初始造價(jià),它包括主要設(shè)備、材料的購置費(fèi),施工的人工費(fèi)、機(jī)械費(fèi)、材料費(fèi),其他直接費(fèi),施工臨時(shí)設(shè)施費(fèi),現(xiàn)場經(jīng)費(fèi),企業(yè)管理費(fèi),利潤,稅金等。暖通空調(diào)系統(tǒng)初投資的具體計(jì)算方法如下:暖通空調(diào)系統(tǒng)初投資=直接費(fèi)+其他直接費(fèi)+臨時(shí)設(shè)施費(fèi)+現(xiàn)場經(jīng)費(fèi)+企業(yè)管理費(fèi)+利潤+稅金其中直接費(fèi)=∑i空調(diào)設(shè)備、材料i的數(shù)量×空調(diào)設(shè)備、材料i單價(jià)下面以現(xiàn)行的《北京市建筑工程概算定額》為基礎(chǔ),來介紹式中各項(xiàng)值的確定方法。a)空調(diào)設(shè)備、材料數(shù)量制冷機(jī)、冷卻塔、鍋爐、熱泵、換熱器、空調(diào)箱、風(fēng)機(jī)盤管、風(fēng)機(jī)等設(shè)備的數(shù)量直接從DeST模擬計(jì)算的結(jié)果獲得。對(duì)于模擬分析未得到的暖通空調(diào)設(shè)備的規(guī)格和數(shù)量,按照常規(guī)暖通空調(diào)工程的一般情況,根據(jù)已知設(shè)備的規(guī)格和數(shù)量推導(dǎo)出。具體的估算方式如前所述。b)空調(diào)設(shè)備、材料單價(jià)制冷機(jī)、鍋爐、空調(diào)箱、風(fēng)機(jī)盤管、風(fēng)機(jī)、水泵、冷卻塔、換熱器、分集水器、水處理器等設(shè)備的概算單價(jià)采用其設(shè)備本身價(jià)格加文獻(xiàn)中的相應(yīng)概算子目的定額價(jià)格,定額價(jià)格包含施工安裝的人工費(fèi)、機(jī)械費(fèi)和安裝輔材費(fèi)。消聲器、風(fēng)閥、鍍鋅鋼板風(fēng)道、鍍鋅鋼管、風(fēng)口、水閥等采用文獻(xiàn)中的相應(yīng)概算子目的定額價(jià)格,定額價(jià)格除了包含施工安裝的人工費(fèi)、機(jī)械費(fèi)和安裝輔材費(fèi)外,還包含材料本身的主材費(fèi)。經(jīng)濟(jì)性分析EAM模塊中建立了主要暖通空調(diào)設(shè)備、材料的價(jià)格庫。c)其他直接費(fèi)=直接費(fèi)中的人工費(fèi)×相應(yīng)費(fèi)率其中直接費(fèi)中的人工費(fèi)=∑i空調(diào)設(shè)備、材料i數(shù)量×空調(diào)設(shè)備、材料i安裝人工費(fèi)其他直接費(fèi)內(nèi)容包括:腳手架使用費(fèi)、中小型機(jī)械使用費(fèi)、材料二次搬運(yùn)費(fèi)、冬雨季施工增加費(fèi)等。費(fèi)率根據(jù)建筑物的類型(住宅、公用建筑)與檐高的不同來確定。d)臨時(shí)設(shè)施費(fèi)=(直接費(fèi)中的人工費(fèi)+其他直接費(fèi)中的人工費(fèi))×相應(yīng)費(fèi)率臨時(shí)設(shè)施費(fèi)包括:臨時(shí)宿舍、辦公室,現(xiàn)場施工臨時(shí)的道路、水、電管線等。e)現(xiàn)場經(jīng)費(fèi)=(直接費(fèi)中的人工費(fèi)+其他直接費(fèi)中的人工費(fèi))×相應(yīng)費(fèi)率現(xiàn)場經(jīng)費(fèi)是指項(xiàng)目經(jīng)理部組織施工過程中所發(fā)生的費(fèi)用,包括辦公費(fèi)、業(yè)務(wù)招待費(fèi)等。f)企業(yè)管理費(fèi)=(直接費(fèi)中的人工費(fèi)+其他直接費(fèi)中的人工費(fèi))×相應(yīng)費(fèi)率g)利潤=(直接費(fèi)中的人工費(fèi)+其他直接費(fèi)中的人工費(fèi))×相應(yīng)費(fèi)率h)稅金=(直接費(fèi)+其他直接費(fèi)+臨時(shí)設(shè)施費(fèi)+現(xiàn)場經(jīng)費(fèi)+企業(yè)管理費(fèi)+利潤)×相應(yīng)費(fèi)率3.2運(yùn)行費(fèi)的計(jì)算運(yùn)行費(fèi)是暖通空調(diào)系統(tǒng)很重要的一個(gè)經(jīng)濟(jì)性指標(biāo),有的系統(tǒng)雖然初投資較高,但是運(yùn)行費(fèi)卻較少,因此綜合的經(jīng)濟(jì)性能不一定不好。所以,暖通空調(diào)系統(tǒng)經(jīng)濟(jì)性預(yù)測的另一項(xiàng)重要任務(wù)就是要計(jì)算出待評(píng)價(jià)系統(tǒng)的運(yùn)行費(fèi),以便更合理地評(píng)價(jià)方案的經(jīng)濟(jì)性。各種空調(diào)設(shè)備的能耗直接從DeST模擬計(jì)算的結(jié)果獲得,其運(yùn)行費(fèi)的詳細(xì)計(jì)算方法如下:空調(diào)系統(tǒng)運(yùn)行費(fèi)=∑j∑iWi,j×ΡEk,i(5)式中Wi,j為設(shè)備j在第i時(shí)刻的能耗,由DeST模擬計(jì)算得到;PEk,i為第i時(shí)刻能源k的單價(jià)。對(duì)于具有一定規(guī)模的暖通空調(diào)工程,必須設(shè)置專業(yè)人員進(jìn)行運(yùn)行管理和維修,確保系統(tǒng)及設(shè)備安全有效運(yùn)行。比如,制冷壓縮機(jī)運(yùn)行700～1000h應(yīng)進(jìn)行小修,小修主要內(nèi)容包括:清洗并檢查氣缸,更換曲軸箱冷凍油等;運(yùn)行2500～3000h應(yīng)進(jìn)行中修,中修主要包括:檢查制冷機(jī)氣閥及截止閥,檢查氣缸與活塞,檢查軸封,清洗潤滑系統(tǒng)等。因此暖通空調(diào)系統(tǒng)的運(yùn)行費(fèi)還必須包括運(yùn)行管理和維修的人工、材料費(fèi)用。DeST目前已有簡單的暖通空調(diào)系統(tǒng)的運(yùn)行管理和維修費(fèi)的計(jì)算模塊。使用者在作方案比選時(shí),可以選擇是否計(jì)算系統(tǒng)的運(yùn)行維修費(fèi)用,也可以根據(jù)實(shí)際情況,自行編程計(jì)算其準(zhǔn)確的運(yùn)行管理和維修費(fèi)用。3.3壽命周期費(fèi)用指標(biāo)在計(jì)算出暖通空調(diào)系統(tǒng)的初投資、運(yùn)行費(fèi)后,單從這兩個(gè)參數(shù)還不能直觀地確定哪個(gè)方案更經(jīng)濟(jì),因?yàn)榭赡苡械姆桨赋跬顿Y高但運(yùn)行費(fèi)低,而有的方案初投資低但運(yùn)行費(fèi)高。只有綜合考慮了初投資和運(yùn)行費(fèi)共同作用的經(jīng)濟(jì)性指標(biāo)才能對(duì)暖通空調(diào)系統(tǒng)的經(jīng)濟(jì)性作出全面、公正的評(píng)價(jià),使各個(gè)方案的經(jīng)濟(jì)性孰優(yōu)孰劣一目了然。常用的經(jīng)濟(jì)性指標(biāo)主要有償還年限(回收年限,也稱追加投資回收期)、年計(jì)算費(fèi)用、壽命周期費(fèi)用LCC(lifecyclecost)和凈現(xiàn)值NPV。這幾種經(jīng)濟(jì)性指標(biāo)均是綜合考慮了初投資和運(yùn)行費(fèi)的綜合效果。前兩種指標(biāo)為靜態(tài)指標(biāo),不考慮資金的時(shí)間價(jià)值,后兩種為動(dòng)態(tài)指標(biāo)。根據(jù)暖通空調(diào)項(xiàng)目經(jīng)濟(jì)性評(píng)價(jià)的特點(diǎn),各個(gè)方案比較的前提是各方案均能滿足空調(diào)要求,認(rèn)為各方案產(chǎn)生的效益相同,所以不考慮各方案產(chǎn)生的效益,只考慮各方案引起的費(fèi)用,因此,壽命周期費(fèi)用是比較適合暖通空調(diào)經(jīng)濟(jì)性評(píng)價(jià)的指標(biāo)。壽命周期費(fèi)用是將項(xiàng)目的初投資、項(xiàng)目設(shè)計(jì)壽命內(nèi)每一年的運(yùn)行費(fèi),按照折現(xiàn)率折算成項(xiàng)目開始時(shí)的資金現(xiàn)值。壽命周期費(fèi)用的大小綜合反映了項(xiàng)目初投資以及每年的運(yùn)行費(fèi)的情況,壽命周期費(fèi)用越小,項(xiàng)目的經(jīng)濟(jì)性越好。壽命周期費(fèi)用的計(jì)算公式如下:LCC=n∑t=0CΟt(1+i0)t(6)式中COt為第t年的費(fèi)用,CO0表示項(xiàng)目的初投資;n為計(jì)算期(項(xiàng)目的壽命周期);i0為基準(zhǔn)折現(xiàn)率。項(xiàng)目計(jì)算期n包括建設(shè)期和生產(chǎn)經(jīng)營期。建設(shè)期根據(jù)項(xiàng)目的實(shí)際情況確定,生產(chǎn)經(jīng)營期一般不宜超過20年。對(duì)于某些水利、交通項(xiàng)目,生產(chǎn)經(jīng)營期的計(jì)算年限可適當(dāng)延長。對(duì)于常規(guī)的暖通空調(diào)項(xiàng)目,計(jì)算期一般為20年。基準(zhǔn)折現(xiàn)率i0指行業(yè)財(cái)務(wù)基準(zhǔn)收益率,它是各行業(yè)項(xiàng)目評(píng)價(jià)財(cái)務(wù)內(nèi)部收益率指標(biāo)的基準(zhǔn)判據(jù),代表行業(yè)內(nèi)投資資金應(yīng)當(dāng)獲得的最低財(cái)務(wù)盈利水平,代表行業(yè)內(nèi)投資資金的邊際收益率。行業(yè)基準(zhǔn)收益率是按現(xiàn)行財(cái)稅價(jià)格條件,根據(jù)各行業(yè)代表性企業(yè)近幾年的統(tǒng)計(jì)數(shù)據(jù)、新項(xiàng)目可行性研究資料以及行業(yè)的綜合統(tǒng)計(jì)資料,按統(tǒng)一方法估計(jì)測算,在取值時(shí)考慮了國家產(chǎn)業(yè)政策、行業(yè)技術(shù)進(jìn)步、資源狀況、價(jià)格結(jié)構(gòu)等因素后綜合研究測定的。由于文獻(xiàn)中沒有給定暖通空調(diào)行業(yè)的基準(zhǔn)折現(xiàn)率,所以按照經(jīng)濟(jì)評(píng)價(jià)中的社會(huì)折現(xiàn)率計(jì)算,取為12%。3.4經(jīng)濟(jì)分析的片面性綜上所述,DeST中暖通空調(diào)方案經(jīng)濟(jì)型模型具有以下特點(diǎn):a)全面性。暖通空調(diào)方案初投資包含的內(nèi)容很多,不僅包括設(shè)備材料的購置費(fèi)、安裝費(fèi),還包括各種取費(fèi)和稅金。初投資模型基本囊括了方案的全面造價(jià),從整體上得到了方案的初投資。這樣在分析某個(gè)局部的具體問題時(shí),由它導(dǎo)致的一系列連鎖反應(yīng)所引起的初投資變化都能考慮在內(nèi),避免經(jīng)濟(jì)分析的片面性。比如,在設(shè)計(jì)暖通空調(diào)系統(tǒng)方案的階段,需要確定空調(diào)系統(tǒng)形式,是變風(fēng)量系統(tǒng),還是定風(fēng)量系統(tǒng)或風(fēng)機(jī)盤管?一方面對(duì)不同方案進(jìn)行可行性分析,得到方案的整體滿意率;另一方面,需要對(duì)不同方案作初投資分析,因?yàn)椴煌到y(tǒng)方案不僅僅在于空調(diào)末端的設(shè)備不同,風(fēng)道、風(fēng)閥、風(fēng)口、風(fēng)道保溫、水管、水管保溫等也不同?，F(xiàn)在的初投資模型就能完全涵蓋不同空調(diào)系統(tǒng)形式之間的差異。運(yùn)行費(fèi)模型也克服了單點(diǎn)估算的不精確性缺陷,對(duì)全年逐時(shí)能耗進(jìn)行了統(tǒng)計(jì)和分析,所以也方便進(jìn)行分時(shí)電價(jià)的統(tǒng)計(jì)計(jì)算。b)實(shí)用性。初投資模型已經(jīng)達(dá)到了設(shè)計(jì)概算的細(xì)化程度,而且在每步的設(shè)計(jì)過程中可以直接生成相應(yīng)的概算書。各個(gè)設(shè)備材料的數(shù)量、規(guī)格一目了然,有理有據(jù),真正實(shí)現(xiàn)了輔助設(shè)計(jì)的功能。運(yùn)行費(fèi)計(jì)算書也可以對(duì)今后設(shè)備的運(yùn)行管理提供一定的指導(dǎo)意義。c)開放性。經(jīng)濟(jì)性分析EAM模塊建立了三大數(shù)據(jù)庫:設(shè)備價(jià)格庫、能源價(jià)格庫以及概算定額庫。這些數(shù)據(jù)庫都是開放式的,可根據(jù)不同的地區(qū)、不同的價(jià)格水平、不同的現(xiàn)行定額作相應(yīng)的調(diào)整和修改。4方案分析和經(jīng)濟(jì)性分析下面以一商用辦公寫字樓為例,針對(duì)暖通空調(diào)系統(tǒng)設(shè)計(jì)過程中的不同設(shè)計(jì)階段,進(jìn)行方案的可行性分析和經(jīng)濟(jì)性分析,以此來介紹經(jīng)濟(jì)性分析的方法和如何解決實(shí)際問題。4.1標(biāo)準(zhǔn)層建筑材料該寫字樓位于北京,建筑面積32000m2,建筑高度80m,共20層,均為客戶區(qū)。建筑標(biāo)準(zhǔn)層平面如圖3所示,標(biāo)準(zhǔn)層建筑面積為1600m2,除去電梯間、空調(diào)機(jī)房和走廊,客戶區(qū)面積為1515m2,層高為3.8m。外墻傳熱系數(shù)為0.64W/(m2·K)。辦公室的室內(nèi)控制參數(shù)及熱擾情況見表3。4.2優(yōu)化設(shè)計(jì)的不同階段分析4.2.1暖通空調(diào)系統(tǒng)初投資及運(yùn)行費(fèi)的確定在本階段著重分析外窗的優(yōu)化選擇,表4所示的是待選窗戶的熱工性能及調(diào)研的市場價(jià)格。對(duì)上述兩種方案進(jìn)行全年逐時(shí)的負(fù)荷模擬計(jì)算(即標(biāo)準(zhǔn)的BAS模塊),計(jì)算結(jié)果見表5。從中可以看出,窗戶采用中空Low-e后,建筑的尖峰和累計(jì)冷熱負(fù)荷均有所減小。這樣將會(huì)減少冷熱源和空調(diào)設(shè)備的容量及其能耗。為了進(jìn)一步分析不同的窗戶方案對(duì)暖通空調(diào)系統(tǒng)的初投資和運(yùn)行費(fèi)的影響,需要根據(jù)現(xiàn)有的建筑冷熱負(fù)荷預(yù)選后續(xù)的設(shè)備及其容量。首先,確定采用如下初步的暖通設(shè)計(jì)方案:a)空調(diào)系統(tǒng)的形式:定風(fēng)量系統(tǒng);b)冷源的類型:離心式冷水機(jī)組;c)熱源的類型:城市集中熱網(wǎng)。然后DeST按照常規(guī)單點(diǎn)設(shè)計(jì)方法,依據(jù)上面確定初步設(shè)計(jì)方案,預(yù)選后續(xù)的設(shè)備及其容量,并完成這些預(yù)選系統(tǒng)和設(shè)備相應(yīng)的模擬計(jì)算,即執(zhí)行缺省Scheme、缺省AHU、缺省CPS、缺省DNA模擬。DeST預(yù)選的設(shè)備及其模擬計(jì)算的能耗結(jié)果見表6,可見兩種方案具體設(shè)備的選型和能耗均有所差異。將模擬計(jì)算得到的絕大部分設(shè)備、材料的規(guī)格和數(shù)量,及其相應(yīng)的能耗等信息傳輸?shù)浇?jīng)濟(jì)分析模塊平臺(tái),逐項(xiàng)計(jì)算暖通空調(diào)系統(tǒng)的初投資、運(yùn)行費(fèi)。最終統(tǒng)計(jì)結(jié)果見表7。由表7可看出,在該建筑中采用中空Low-e窗戶方案的壽命周期費(fèi)用與采用普通中空窗戶相比,減少了225.03萬元,增加投資回收期為5.27年,綜合經(jīng)濟(jì)性能較好,建議采用該種方案。當(dāng)然最終在確定方案時(shí)還需作詳細(xì)的市場調(diào)研,以確保方案的合理性和可靠性。以下階段方案的比較均是以中空Low-e窗戶方案為前提。4.2.2外區(qū)采用定風(fēng)力系統(tǒng)和變風(fēng)量系統(tǒng)首先,由于房間的進(jìn)深比較大,在距外墻2m處劃分內(nèi)外區(qū)。每層設(shè)空調(diào)機(jī)房,每個(gè)機(jī)房配置3臺(tái)空調(diào)機(jī)組,分別負(fù)責(zé)外區(qū)和內(nèi)區(qū)。系統(tǒng)分區(qū)如圖4所示,系統(tǒng)2-1負(fù)責(zé)房間的內(nèi)區(qū),2-2負(fù)責(zé)西、北兩面的外區(qū),2-3負(fù)責(zé)東南面的外區(qū)。在本階段著重分析空調(diào)系統(tǒng)方案的選擇,提出以下兩種空調(diào)系統(tǒng)方案:方案1:內(nèi)外區(qū)都采用定風(fēng)量系統(tǒng);方案2:內(nèi)區(qū)采用定風(fēng)量系統(tǒng),外區(qū)采用變風(fēng)量系統(tǒng)。其中定風(fēng)量系統(tǒng)換氣次數(shù)為8h-1,變風(fēng)量系統(tǒng)換氣次數(shù)為2～8h-1,最小新風(fēng)比為0.15。對(duì)上述兩種方案進(jìn)行全年環(huán)境控制方案的模擬計(jì)算(即標(biāo)準(zhǔn)的Scheme模塊),并對(duì)模擬結(jié)果進(jìn)行統(tǒng)計(jì)分析,見表8。從中可以看出,方案1比方案2的全年不滿意小時(shí)數(shù)高3倍,達(dá)到了1044h,占全年總小時(shí)數(shù)的1/9左右。然后進(jìn)一步分析兩種方案的經(jīng)濟(jì)性,即執(zhí)行缺省AHU、缺省CPS、缺省DNA模擬。方案2與方案1相比,部分系統(tǒng)改為變風(fēng)量系統(tǒng),初投資需要增加末端的變風(fēng)量箱及其控制裝置、變頻風(fēng)機(jī)等,運(yùn)行費(fèi)則相應(yīng)減少。兩種方案暖通空調(diào)系統(tǒng)的初投資、運(yùn)行費(fèi)的計(jì)算結(jié)果見表9。由表9可看出,在該建筑中采用方案2,壽命周期費(fèi)用低,增加投資回收期為6.05a,綜合經(jīng)濟(jì)性能較好。并且結(jié)合上述兩種方案的可行性分析,方案2的滿意率也較高。因此建議采用方案2。以下階段方案的比較均是以內(nèi)區(qū)采用定風(fēng)量系統(tǒng),外區(qū)采用變風(fēng)量系統(tǒng)為前提。4.2.3空氣處理設(shè)備的模擬計(jì)算選定空氣處理段由