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| 0 引言 zui近幾年，國(guó)內(nèi)建筑物開(kāi)始向高氣密性、高隔熱化方向發(fā)展，雖然在“綠色”建筑材料方面有所突破，但是在室內(nèi)使用的建筑材料中仍然存在有大量揮發(fā)性化學(xué)物質(zhì)，加上人類(lèi)自身造成的污染，使得“病態(tài)建筑綜合癥”日益嚴(yán)重。根據(jù)北京市疾病預(yù)防控制中心公布的一份數(shù)據(jù)，在新建或新裝修的10多個(gè)小區(qū)及30多家賓館、寫(xiě)字樓、會(huì)議中心和實(shí)驗(yàn)室生活或工作的一萬(wàn)多人中，有30％出現(xiàn)頭痛、頭暈、乏力、睡眠不好等狀況，有30％~40％的人出現(xiàn)了胸悶、喉部不適等問(wèn)題[1]。增大新風(fēng)量，稀釋室內(nèi)空氣中的有害氣體濃度是減少“病態(tài)建筑綜合癥”zui直接，zui有效的方法。因此，國(guó)內(nèi)相關(guān)規(guī)范和標(biāo)準(zhǔn)均對(duì)室內(nèi)新風(fēng)量給予了限制，并逐年有所提高。2002年頒布執(zhí)行的《室內(nèi)空氣質(zhì)量標(biāo)準(zhǔn)》，對(duì)室內(nèi)新風(fēng)量作出了明確的規(guī)定[2]。2003年開(kāi)始出版的《全國(guó)民用建筑工程設(shè)計(jì)技術(shù)措施》（暖通空調(diào)·動(dòng)力）分冊(cè)也對(duì)各類(lèi)建筑物的zui小新風(fēng)量標(biāo)準(zhǔn)作出了重大調(diào)整， 其中影劇院、體育館、商場(chǎng)、醫(yī)院等商業(yè)建筑及辦公樓的zui小新風(fēng)量明顯增加[3]。新風(fēng)量的增大雖然顯著地改善了室內(nèi)空氣質(zhì)量，但同時(shí)也使得新風(fēng)負(fù)荷相應(yīng)增加，室內(nèi)空氣品質(zhì)與空調(diào)節(jié)能之間的矛盾更加突出。 另外，現(xiàn)代小型家用空調(diào)和分散獨(dú)立空調(diào)系統(tǒng)大多不能很好地滿足引入新風(fēng)量的要求，室內(nèi)空氣質(zhì)量較差，簡(jiǎn)單依靠不定時(shí)的開(kāi)窗或者安裝換氣扇的方法來(lái)改善室內(nèi)空氣質(zhì)量，會(huì)導(dǎo)致室內(nèi)出現(xiàn)空調(diào)負(fù)荷波動(dòng)較大、室內(nèi)空氣狀態(tài)不穩(wěn)定等情況。 因此，尋找一種既能*新風(fēng)量要求，又可以減少新風(fēng)能耗的方法，已成為當(dāng)務(wù)之急。空氣全熱交換器可以說(shuō)是目前解決上述矛盾的方法。近年來(lái)，全熱交換器正以其*的優(yōu)勢(shì)受到越來(lái)越多用戶的親睞。據(jù)初步統(tǒng)計(jì)，2004年中國(guó)內(nèi)地全熱交換器的市場(chǎng)就已經(jīng)達(dá)1億多元，估計(jì)在未來(lái)5年的時(shí)間內(nèi)，這一市場(chǎng)規(guī)模將會(huì)增長(zhǎng)5~10倍，達(dá)到5~10億元[1]。 全熱交換器雖然是一種*的節(jié)能效果十分明顯的空調(diào)設(shè)備，但是，由于其價(jià)格一直居高不下，因此在國(guó)內(nèi)，全熱交換器仍然是一種“陽(yáng)春白雪”的產(chǎn)品，未能普及，無(wú)法充分發(fā)揮其在建筑節(jié)能中的應(yīng)有作用。 除了產(chǎn)品的市場(chǎng)價(jià)格過(guò)高之外，影響到全熱交換器推廣的另一個(gè)重要因素就是缺乏合理的經(jīng)濟(jì)分析方法。對(duì)于全熱交換器，通常的經(jīng)濟(jì)分析方法是：用全熱交換器減少的空調(diào)運(yùn)行費(fèi)用與全熱交換器所增加的空調(diào)系統(tǒng)的一次投資相比較，從而得出全熱交換器的回收年。這種經(jīng)濟(jì)分析的方法存在一個(gè)重大的缺陷，就是忽略了空調(diào)系統(tǒng)由于增設(shè)了全熱交換器之后，空調(diào)總負(fù)荷減少而導(dǎo)致的冷（熱）源設(shè)備一次投資的消減。 本文主要通過(guò)對(duì)影響全熱交換器投資回收期的各種因素的分析，提出了全熱交換器投資回收期的簡(jiǎn)易計(jì)算公式以及全熱交換器的性價(jià)比的概念，可供廠家產(chǎn)品價(jià)格定位以及設(shè)計(jì)師設(shè)計(jì)選型時(shí)參考。
1 投資回收期理論分析 全熱交換器主要是利用回收排風(fēng)中的能量來(lái)減少空調(diào)系統(tǒng)的新風(fēng)負(fù)荷。新風(fēng)在進(jìn)入空調(diào)機(jī)組表面式換熱器進(jìn)行熱、濕處理之前，先通過(guò)全熱交換器，新風(fēng)和排風(fēng)之間的熱、質(zhì)交換降低（增加）了新風(fēng)焓值，減少了系統(tǒng)的新風(fēng)負(fù)荷，從而減少了空調(diào)系統(tǒng)的冷（熱）負(fù)荷。 空調(diào)系統(tǒng)負(fù)荷的降低，一方面減少了空調(diào)系統(tǒng)的主機(jī)容量，降低了空調(diào)系統(tǒng)主機(jī)的一次投資，同時(shí)空調(diào)系統(tǒng)的運(yùn)行費(fèi)用也相應(yīng)減少?？照{(diào)系統(tǒng)主機(jī)一次投資減少和空調(diào)系統(tǒng)運(yùn)行費(fèi)用的節(jié)省則補(bǔ)償了全熱交換器的投資。 影響全熱交換器投資回收期的主要因素是： 1.1 空調(diào)系統(tǒng)冷（熱）源一次投資的減少（ΔCS） 空調(diào)系統(tǒng)冷（熱）源的一次投資主要包括制冷主機(jī)、水泵、冷卻塔、鍋爐等的設(shè)備及安裝費(fèi)。使用全熱交換器后，空調(diào)系統(tǒng)一次投資的減少主要表現(xiàn)為機(jī)房設(shè)備及安裝費(fèi)用的降低，空調(diào)末端設(shè)備的一次投資（不包括全熱交換器）并無(wú)明顯改變。因此空調(diào)系統(tǒng)節(jié)省的一次投資等于空調(diào)系統(tǒng)機(jī)房節(jié)省的一次投資，可以按下式進(jìn)行計(jì)算：  （1）式中 ΔCS——空調(diào)冷（熱）源一次投資的減少值，萬(wàn)元； CS1,CS2——使用全熱交換器前后，空調(diào)冷（熱）源的一次投資，萬(wàn)元。 當(dāng)進(jìn)行概算時(shí)，冷（熱）源的一次投資可以按照空調(diào)系統(tǒng)單位冷量的造價(jià)分別進(jìn)行概算。由于空調(diào)冷（熱）源一次投資減少值與全熱交換器減少的系統(tǒng)冷負(fù)荷成正比，因此可以按照下式進(jìn)行概算：   （2）式中 Q——空調(diào)系統(tǒng)設(shè)計(jì)冷（熱）負(fù)荷，kW； ηx——空調(diào)系統(tǒng)新風(fēng)負(fù)荷與空調(diào)系統(tǒng)設(shè)計(jì)冷（熱）負(fù)荷之比，%； εt——全熱交換器的全熱交換效率，%； Ps——空調(diào)系統(tǒng)冷（熱）源單位冷（熱）量造價(jià)，元/ kW。 空調(diào)冷源的一次投資和熱源的一次投資需要分別計(jì)算。 1.2 全熱交換器一次投資（Ce） 目前全熱交換器市場(chǎng)的價(jià)格不一，作為一種產(chǎn)品，其價(jià)格的高低對(duì)其投資回收期的影響不言而喻。為了便于計(jì)算，本文中全熱交換器的價(jià)格均按照單位風(fēng)量?jī)r(jià)格進(jìn)行計(jì)算：  （3）式中 Ce——全熱交換器一次投資，萬(wàn)元； Gx——空調(diào)系統(tǒng)新風(fēng)量，m3/h； Pe——全熱交器單位風(fēng)量?jī)r(jià)格，元/（m3/h）。 當(dāng)ΔCS=Ce時(shí)，使用全熱交換器后，空調(diào)系統(tǒng)冷（熱）源節(jié)省的投資剛好可以補(bǔ)償全熱交換器的一次投資。 當(dāng)ΔCS>Ce時(shí)，使用全熱交換器后，空調(diào)系統(tǒng)的總投資減少。 當(dāng)ΔCSe時(shí)，全熱交換器投資回收期大于0，空調(diào)系統(tǒng)總投資增加，要通過(guò)年運(yùn)行費(fèi)用的節(jié)省來(lái)回收所增加的一次投資。 1.3 空調(diào)系統(tǒng)節(jié)省的運(yùn)行費(fèi)用（ΔCO） 使用全熱交換器后，空調(diào)末端設(shè)備耗電量基本不變，雖然全熱交換器本身需要消耗一定的能量，但是與冷（熱）源設(shè)備的能耗的減少相比要低得多，因此空調(diào)系統(tǒng)運(yùn)行費(fèi)用依然明顯減少。為了便于計(jì)算，本文將全熱交換器的能耗歸入冷（熱）源能耗之中。這樣系統(tǒng)運(yùn)行費(fèi)用的節(jié)省就等于冷（熱）源運(yùn)行費(fèi)用的節(jié)省，其計(jì)算方法如下：  （4）式中 Co——空調(diào)系統(tǒng)冷（熱）源年運(yùn)行費(fèi)用，萬(wàn)元； Ns——空調(diào)系統(tǒng)冷（熱）源耗電量，kW； ηi——空調(diào)系統(tǒng)新風(fēng)負(fù)荷占設(shè)計(jì)負(fù)荷的比例，%； T——空調(diào)系統(tǒng)全年運(yùn)行小時(shí)數(shù)，小時(shí)； λi——各種空調(diào)負(fù)荷情況下運(yùn)行時(shí)間比例，%； Pd——電價(jià)，元/kWh。  （5）式中 ΔCO——空調(diào)系統(tǒng)冷（熱）源每年節(jié)省的運(yùn)行費(fèi)用，萬(wàn)元； CO1,CO2——使用全熱交換器前后空調(diào)系統(tǒng)冷（熱）源年運(yùn)行費(fèi)用，萬(wàn)元； ΔNs——使用全熱交換器后空調(diào)系統(tǒng)機(jī)房設(shè)備（含全熱交換器）減少的功率，kW。 1.4 全熱交換器投資回收期和性價(jià)比計(jì)算 根據(jù)以上推導(dǎo)，全熱交換器投資回收期可用下式表示：  （6） 式中 n——全熱交換器投資回收期，年。 將式（1）~（5）代入式（6）得  （7） 或  （8） 按照式（9），將全熱交換器效率與價(jià)格的比值定義為全熱交換器的性價(jià)比   （9） 則當(dāng)n=0時(shí)，式（8）可以變?yōu)椋?br />  （10） 此時(shí)，全熱交換器的投資回收期為零年。將投資期為0年的全熱交換器的的性價(jià)比（μ0）定義為全熱交換器投資回收期的臨界值。 當(dāng)μ＜μ0時(shí)，n ＞0，全熱交換器的投資回收期為正。說(shuō)明了全熱交換器的使用增加了空調(diào)系統(tǒng)的投資，增加的投資需要通過(guò)帶有全熱交換器的空調(diào)系統(tǒng)的運(yùn)行費(fèi)用的節(jié)省來(lái)回收。全熱交換器的投資回收期一般在5年內(nèi)被認(rèn)為是比較合理的[3]。 當(dāng)μ=μ0時(shí)，n =0，全熱交換器的投資回收期為0，此時(shí)，全熱交換器通過(guò)能量回收節(jié)省的系統(tǒng)一次投資剛好等于全熱交換器的投資。 當(dāng)μ＞μ0時(shí)，n ＜0，全熱交換器的投資回收期為負(fù)，說(shuō)明由于使用全熱交換器后，空調(diào)系統(tǒng)由于負(fù)荷減小而節(jié)省的一次投資已經(jīng)高于全熱交換器的投資。 計(jì)算全熱交換器的投資回收期時(shí)，其具體步驟如下： ① 根據(jù)常規(guī)空調(diào)系統(tǒng)（不帶全熱交換器的系統(tǒng)）Q，ηx，Gx，Ps等設(shè)計(jì)參數(shù)，按照式（1），（2）和（10）計(jì)算空調(diào)系統(tǒng)冷（熱）源節(jié)省的一次投資ΔCS和全熱交換器投資回收期臨界值μ0； ② 根據(jù)廠家報(bào)價(jià)及產(chǎn)品 資料，確定εt，Pe，根據(jù)式（9）和式（3）計(jì)算全熱交換器性價(jià)比μ和一次投資Ce。當(dāng)μ＜μ0時(shí)，n ＞0；μ=μ0時(shí)，n =0；當(dāng)μ＞μ0時(shí)，n ＜0； ③ 根據(jù)式（4）和（5）計(jì)算空調(diào)系統(tǒng)每年節(jié)省的運(yùn)行費(fèi)用ΔCO； ④ 利用式（7）或（8）計(jì)算全熱交換器的投資回收期。調(diào)整產(chǎn)品價(jià)格或品牌，重復(fù)步驟2~4，直到得出滿意的投資回收期為止。
2 工程實(shí)例分析 本文將對(duì)深圳某已投入運(yùn)行的全熱交換器工程項(xiàng)目進(jìn)行經(jīng)濟(jì)分析。該工程中選用國(guó)內(nèi)某公司自主開(kāi)發(fā)的透濕膜式全熱交換器，投入使用兩年來(lái)，系統(tǒng)運(yùn)行穩(wěn)定，節(jié)能效果明顯。 該工程為深圳某單位三層辦公樓，建筑面積共計(jì)4953 m2，空調(diào)面積共計(jì)3753 m2，空調(diào)系統(tǒng)設(shè)計(jì)制冷負(fù)荷626.7 kW，冬季不供熱。其中新風(fēng)負(fù)荷177 kW，新風(fēng)負(fù)荷比為28.2%，設(shè)計(jì)風(fēng)量73617m3/h，新風(fēng)量14421 m3/h。所選用的全熱交換器全熱交換效率為60%，價(jià)格按照 7元/（m3/h）計(jì)算，全熱交換器的投資回收期計(jì)算如下： ① 空調(diào)冷源為水冷螺桿式冷水機(jī)，冷源單位冷量造價(jià)按：Ps=1220元/kW計(jì)算，根據(jù)已知條件，系統(tǒng)不考慮冬季供熱，僅冷源部分節(jié)省的一次投資為
  萬(wàn)元由式（10）得到全熱交換器投資回收期臨界值為
 ② 根據(jù)廠家 及報(bào)價(jià)，該全熱交換器的投資及性價(jià)比分別為
 萬(wàn)元
 由于μ＞μ0時(shí)，n ＜0。 由此可以看出，使用全熱交換器后，系統(tǒng)總投資降低了2.84萬(wàn)元。 ③ 使用全熱交換器前后，空調(diào)機(jī)房的設(shè)備功率分別為199.7kW，176.7 kW，降低了23 kW。深圳地區(qū)空調(diào)系統(tǒng)全年制冷運(yùn)行時(shí)間為240天，每天運(yùn)行10小時(shí)，電價(jià)為1元/ kWh，分別用設(shè)計(jì)負(fù)荷的90%，60%，20%作為設(shè)計(jì)負(fù)荷80~100%，40~80%， 0~40%的代表值，他們分別占全年空調(diào)時(shí)間的15%，50%，35%，機(jī)房節(jié)省的運(yùn)行費(fèi)用計(jì)算如下：     萬(wàn)元計(jì)算結(jié)果表明：空調(diào)系統(tǒng)運(yùn)行費(fèi)用每年可以節(jié)省2.78萬(wàn)元。 通過(guò)以上計(jì)算可知，使用全熱交換器后，空調(diào)系統(tǒng)一次投資降低了2.84萬(wàn)元，年運(yùn)行費(fèi)用減少了2.78萬(wàn)元，節(jié)能效果明顯。
3 結(jié)語(yǔ) 本文推導(dǎo)了全熱交換器投資回收期的計(jì)算公式，提出了全熱交換器性價(jià)比的概念，并將其用于對(duì)實(shí)際工程進(jìn)行投資分析，得出以下結(jié)論： （1）全熱交換器的性價(jià)比的高低決定了在空調(diào)系統(tǒng)中使用全熱交換器是否會(huì)增加空調(diào)系統(tǒng)的一次投資。當(dāng)選用性價(jià)比較高的全熱交換器時(shí)，空調(diào)系統(tǒng)的一次投資不會(huì)增加，運(yùn)行費(fèi)用明顯減小。 （2）廠家應(yīng)該合理確定產(chǎn)品的性價(jià)比，使其產(chǎn)品具有合理的投資回收期。 （3）設(shè)計(jì)師應(yīng)根據(jù)不同的空調(diào)系統(tǒng)，選用不同性價(jià)比的全熱交換器，合理控制全熱交換器的投資回收期。
參考文獻(xiàn) 1 重視居室質(zhì)量 家電企業(yè)強(qiáng)攻家庭環(huán)保市場(chǎng) 廣州日?qǐng)?bào). 廣州：中國(guó)計(jì)劃出版社，2004 2 室內(nèi)空氣質(zhì)量標(biāo)準(zhǔn)（GB/T 18883-2002） 3 全國(guó)民用建筑工程設(shè)計(jì)技術(shù)措施 暖通空調(diào)·動(dòng)力. 北京：中國(guó)計(jì)劃出版社，2003 4 Air-to-Air Energy Recovery. ASHRAE Handbook HVAC Systems and Equipments,2003
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