办公建筑区域供冷、热价格上限计算方法探讨

王钰

同济大学建筑设计研究院（集团）有限公司

2010年世博会后，上海世博园除保留中国馆、世博轴和少数别具特色的展馆外，大部分临时场馆需要拆除并重新规划建设，按照总体规划要求，在世博园核心区引进约30～40家大型企业总部，采用区域能源中心形式为企业提供集中供冷、供热。区域能源中心提供的冷、热水价格一方面取决于本身的生产经营成本，一方面又不能高于企业自主建设冷、热源的成本。合理的价格可以让用户更容易接受，同时保证能源中心的良好收益，以利于长期稳定运行。笔者以上海世博园内某公司的办公建筑为例，分析影响区域供冷、供热价格上限的各种财务成本及运营因素。

1 空调负荷

1.1 项目简介

本建筑为高级办公楼（甲类建筑），地上15层，地下一层汽车库；地上面积33000 m2；每层布置一个会议室，面积在100 m2左右；标准层层高4.1 m，建筑高度62.8 m。

1.2 围护结构参数及室内计算参数

按照上海地区节能设计标准[1]，办公建筑的围护结构、室内设计参数、室内人员及设备计算参数分别见表1～3。

表1 办公建筑围护结构参数（甲类）

表2 室内设计参数

表3 室内人员及设备计算参数

1.3 空调负荷计算

工作日办公时间8:30～17:30，其中午休时间12:00～13:00（0.8×满员人数），节假日期间办公室无人；空调运行时间7:30～18:30，周末及节假日不使用空调。

根据上海全年室外干球温度的变化规律，确定空调系统供冷期从5月1日～10月31日，供热期为11月15日～次年3月31日（不包括春节等法定假日共5天），其他时间为设备转换及过渡季节。办公建筑空调月运行时间为22天，每天11 h，共13863 h（不包括法定假日共6天）。

依据前述计算参数，采用DesignBuilder空调负荷动态计算软件，对办公建筑的设计日负荷和全年负荷进行计算，得到年空调总冷负荷270.90万kWh，年空调总热负荷112.19万kWh。

表4 空调冷、热负荷及指标计算结果

2 空调系统组成

2.1 区域冷热水参数

采用区域能源中心形式时，冷、热水（表5）通常通过板式换热机组换热取得，用户不再需要设置冷冻机及热水锅炉等设备。建筑内的末端空调系统属于系统的共用部分，比较时不需要计算在内。

表5 夏、冬季供、回水温度

2.2 自建设备清单

当用户自建冷热源机房时，冷源一般采用离心式冷水机组。冷水机组的冷冻水供/回水温度设置为6℃/13℃，同时满足大温差、小流量的节能设计标准[2]，而且不需要增加末端设备投资，冷却水系统采用全自动化学加药水处理装置进行水质处理。冬季热源采用真空燃气热水锅炉，燃料为中压天然气。锅炉提供60℃/45℃的热水。其中冷冻机房占地面积约380 m2，锅炉房占地面积约150 m2。办公建筑自建能源机房主要设备配置见表6。

表6 办公建筑自建能源机房主要设备配置

3 办公建筑全年空调负荷及用电量

在冷水机组容量确定后，根据模型负荷数据和设备各负荷阶段的COP值可以估算办公建筑的全年冷水机组耗电量（见表7）。

表7 办公建筑的冷水机组年用电量

4 全年能耗数据

依据空调方案的设备配置和运行方式，计算出全年能耗。空调系统年水、电、气运行数据见表8：

表8 运行费用汇总表

表9 制冷机房及设备投资计算表

6 投资及年运行费用

6.1 工程费用

工程费用包括土建工程费用、机电设备安装费用和其他费用，具体费用按面积分项计算。需要注意的是，土建工程并非空调系统专项使用，可以作为其他用途，业主也不会因为采用区域能源中心方式减少大楼的建筑面积，因此本项费用以地下固定车位停车费的形式计入较为合理。采用区域能源中心方式必须要设置换热机组，是增加的费用，因此还要扣除换热机组部分。

表10 锅炉房及设备投资计算表

6.2 运行成本

运行成本包括用电、水费、燃气费用、维修维护费、人员工资及福利和固定资产保险。

1）生产用电。生产用电按两部制分时电价计算。

2）水费。项目运营水费按5.0元/m3计算。

3）燃气费用。上海市目前锅炉用燃气价格为4.59元/m3。

4）维修维护费。按每冷顿200元计算。

5）人员工资及福利。人员工资按7万元/年计（含福利），具体人员定额按运营需要确定。

6）固定资产保险。按固定资产额度的0.25%计。

表11 制冷机房成本汇总表（万元）

6.3 财务及管理成本

对空调系统进行经济性分析和比较时，经常采用年经营费方法，它包括固定费和年运行费[4]。

制冷、制热机房建设投资按部分从银行贷款计算，贷款利率6.55%，贷款年限6年。还款方式选择等额本息还清贷款，第4年开始还贷。

设备折旧期限按15年，折旧残值5%。

建设期3年，第一年自有资金，第二、第三年贷款，每年投入比例40:40:20。

表12 冷冻机房建设投资贷款利息表（万元）

6.4 能源（冷热媒）价格分析

能源价格按公式：

能源价格=(固定投入每年分期还款额+全年生产成本)/全年供冷(热)量

计算结果汇总见表13。

表13 能源价格汇总表

7 结论

1）进行区域能源价格上限的计算是必要的，定价过高会失去一部分用户，减弱了规模效应带来的好处，反而抬高了冷热水成本不利于推广。

2）案例计算出的上限冷、热水价格为0.99元/kWh和1.03元/kWh，不同地区、不同办公建筑个体计算结果会有差别，区域能源的供给方和使用方都可以根据本文提供的方法确定自己能接受的价格。

3）用户的空调使用习惯及空调运行时间对全年空调负荷影响较大，用得越多价格越低，计算分析有利于双方进行商务谈判。

4）对区域能源中心来讲如要提高利润空间可以采取余热利用或三联供等形式以取得最佳的一次能源利用率，包括使用余热锅炉、高效烟气溴化锂机组等形式；能源中心机房位置尽量靠近负荷中心来减少输送能耗；另外运营方还需要具有较高的管理能力来降低全年运行成本。