价值工程在空调冷热源系统比选中的实例应用

牛 勐

(天津港散货物流有限责任公司 天津 300450)

0 引 言

价值工程起源于第二次世界大战期间的美国，是从代用材料(即功能不变，成本降低)的研究开始的。目前价值工程已经在改进产品设计、改进生产工艺、改进生产组织和管理等领域得到应用，形成了比较完整的科学体系。而在空调冷热源系统设计中正确应用价值工程进行方案比选，可使方案的选择更合理，更科学。

1 工程概况

本工程为天津市医院，总建筑面积为71,260,m2，各功能分区如表1所示：

表1 建筑功能分区Tab.1 Function division of the building

2 对原始数据的整理归纳

2.1 周边环境及具备条件

①热源：采暖季无法接入城市供热管网。

②电源：现场可引入10,kVA高压双电源。

③燃气源：现场可接入城市燃气管网。

2.2 冷热负荷的确定

取qL＝120,W/m2，则QL＝qL×F＝120×49,400＝5,928,kW

其中：需全天供冷的区域面积为 12,960,m2，QL＝qL×F＝120×12,960＝1,555,kW

剩余空调区域面积为 36,500,m2，QL＝qL×F＝120×36,500＝4,373,kW

取 qR＝60,W/m2，则 QR＝qR×F＝60×71,260＝4,275,kW

2.3 各项能源现行基础建造费及计量费见表2

表2 能源现行基础建造费及计量费Tab.2 Applicable infrastructure construction cost and metering cost regarding energies

3 冷热源方案比较

3.1 方案的选择

对于采用何种能源供冷供热，必需根据所在地区的外部情况确定。一般常用的制冷方式有：①电制冷；②溴化锂直燃机(燃气)。常用供热方式有：①电锅炉；②热泵(主要为水源热泵及风冷热泵)；③溴化锂直燃机；④燃油锅炉；⑤燃气锅炉；⑥城市外网。

关于制冷形式，电制冷是一种比较成熟经济、也是最常用的制冷方式。现在天津市天然气资源相对富余，相关部门大幅度降低用户的基础设施建造费，也使直燃机(燃气)制冷方式较以前经济。针对本工程，制冷方式①和②均可考虑。

而对于供热形式，电能是一种清洁的高品位能源，我国的电能中70%是热电，由燃煤转化而成，其转化率只有30%左右，将高品位的电能转化为低品位的热能用于供热是不经济的，冬季采用电锅炉供热，显然是不合理的，不宜使用方式①；方式②中由于风冷热泵在低温环境受限制，稳定性和经济性没有充分保证，因此只考虑水源热泵；而燃油价格贵，运行费用高，一般最多只有几天的油储量，需设专门的运输车队组织运油，非常麻烦，使用不方便，因此也不宜采用方案④；同样，方式③中直燃机的燃料也应为天然气；因现场无法接入城市外网，更是无法考虑方式⑥。

综上所述，本工程可考虑以下几种制冷供热方案：

方案 1：夏季使用水冷离心式冷水机组，冬季使用燃气锅炉；

方案2：冬夏季均采用溴化锂直燃机(燃气)；方案3：冬夏季均采用水源热泵机组。

3.2 方案确定原则

本报告将采用价值工程估算法则对本工程空调冷热源方案进行功能分析、成本分析，计算不同方案的价值指数，取其最大值为最佳方案。考虑到品牌的差异可能导致的技术性能差异，本报告计算参数以我单位技术部门多年总结的数据，并参照目前市场中高档次产品的技术参数为计算基准。

3.3 冷热源功能分析及功能指数计算

3.3.1 冷热源功能

a. 运行费用低

b. 安全可靠

c. 便于维护(自控程度)

d. 使用寿命长

e. 机房面积小

f. 环保效果好

3.3.2 功能重要度系数计算

本文对 fi值的确定采用 4分制一对一比较打分法，两功能相比较，重要的一方可得 3～4分，另一方则得1～0分；两功能重要性相当，则各得2分。各功能累计得分为si，功能重要度系数fi＝si/∑si，计算结果见表3。

表3 功能重要度系数(fi)计算(4分制)Tab.3 Calculation of functional significance coefficient(fi)(4-point scale)

3.3.3 功能评分

各功能评分(ti)采用10分制。某方案该项功能最佳得分 10分，其余两方案对比该方案打分。某方案累计功能得分 Ti＝fi×ti，功能评价系数 Fi＝Ti/∑Ti，计算结果见表 4。限于篇幅，各功能打分原则不再细述(各方案运行费用见表5)。

表4 功能得分与功能评价系数(fi)计算(10分制)Tab.4 Calculation of function scoring and function evaluation coefficient(fi)(10-point scale)

表5 各方案运行费用(单位：万元)Tab.5 Operation cost of the schemes(unit: 10,000 yuan)

3.4 成本分析及成本指数计算

各方案成本Bi＝主要设备费＋变配电设备费。

3个方案的主要设备及工程初投资估算见表6～8。变配电设备费计算中，取单价为 830,kVA，功率因数为0.85。

3.4.1 方案1

①夏季供冷时，部分空调区域全天供冷，而剩余部分为 10小时供冷，故将整个空调区域进行分区，两台Q＝850,kW的螺杆式冷水机组负责需全天供冷空调区域的温湿度控制；两台 Q＝2,320,kW 的离心式冷水机组负责剩余空调区域(方案2及方案3均对空调区域作相同分区)。

表6 方案1主要设备清单及初投资估算Tab.6 Main equipment list and initial investment estimation for Scheme 1

表7 方案2主要设备清单及初投资估算Tab.7 Main equipment list and initial investment estimation for Scheme 2

表8 方案3主要设备清单及初投资估算Tab.8 Main equipment list and initial investment estimation for Scheme 3

3.4.2 方案2

①两台Q＝867,kW的直燃机机组负责需全天供冷空调区域的温湿度控制；两台 Q＝2,300,kW 的直燃机机组负责剩余空调区域；

②冷热水系统分泵运行。

3.4.3 方案3

①井水出水温度保持常温，为 22,℃左右；井水流量约为80,T/h。

②2台 Q＝890,kW 的水源热泵机组负责需全天供冷的空调区域的温湿度控制；6台 Q＝750,kW 的水源热泵机组负责剩余空调区域；

③冬季只需运行5台Q热＝920,kW机组即可满足符合要求。

3.4.4 成本指数

各方案成本Bi和成本指数Ci计算结果见表9。成本指数Ci＝Bi/∑Bi

表9 成本Bi和成本指数Ci计算Tab.9 Calculation of cost Bi and cost index Ci

3.5 价值指数Vi计算及方案评价

各方案价值指数计算结果见表 10。价值指数 Vi＝Bi/∑Bi。

表10 价值指数计算Tab.10 Calculation of value indexes

4 结论及相关说明

①在一次性投资比较中，方案 2最低，其次为方案 1，最后是方案 3。由于燃气供应政策的改变(基础建设费大幅度降低)，造成方案 2在初投资上有着明显优势。

②在运行费用比较中，方案3即水源热泵系统最节能，方案1次之，最后为方案2。

③虽然方案1为一种可再生能源利用技术，环保节能，但回报期过长(8年以上)。

结论：从表10可认为，最佳方案为方案2。

5 启 示

从上文可知，“价值工程”相对于“投资回收期”等方法，可将比选对象各项功能进行量化，从而纳入整个评价体系，而不是仅仅局限于初投资及运行费用两项指标。在空调冷热源系统方案选择上采用价值工程方法可更全面、更科学地评价备选方案，最终选出最合理方案。