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【摘 要】 地热能作为一种可再生的清洁能源，通过充分利用地热能提供建筑的采暖制冷，可大大节省运行费用，减少环境污染，实现建筑能源结构的可持续发展。随着科学技术的发展，地源热泵空调系统将这一新型能源开发出来，并在我国一些经济发达的城市开始投入应用。本文就地源热泵系统的特点为切入点，对其地源热泵系统技术经济性的评价方法进行了综合分析，以此来说明地源热泵空调系统的可行性及适用性，后期工程中帮助投资者进行地源热泵项目的决策。
【关键词】 地源热泵；系统特点；技术经济性；综合评价；分析
1、地源热泵系统的特点
与传统空调技术相比，地源热泵技术具有以下特点：
1.1经济环保
地源热泵中央空调系统的能量来源是太阳能，这种纯天然的热能省去了能源材料费，带来不少经济效益。传统空调系统采用的是化石燃料热量，不仅成本高，而且燃料燃烧后产生的大量二氧化碳给空气造成严重污染。而地源热泵采用的太阳能不仅节省了成本，而且它采用的能量交换技术既避免了资源流失，又减少了二氧化碳的排放，并且因地制宜在南方设置了冷却塔进行降温，以此解决南方制冷大于制热产生的土壤热能积累问题。地热资源取之不尽、用之不竭，浅层地表温度稳定，提高了地源热泵空调系统的运行效率，节省了运行成本。地源热泵中央空调系统稳定又经济的特点特别适合建筑业这种大规模工程的使用。
1.2安全可靠
与传统空调系统相比，地源热泵中央空调系统运行流程较为简单。地源热泵采用地热能能量交换技术代替传统空调系统中的加热和冷却系统，这样也就省去了系统中不必要的机械部件，从而降低了维护费用。同时，地源热泵系统采用室内和地下安装，这样延长了机械部件的使用寿命，并采用电脑远程自动化控制，减少了人工操作，避免因人工错误操作带来的安全问题。
2、地源热泵系统技术经济性的评价方法
地源热泵系统技术经济性评价是关系到地源热泵工程能不能在实际工程中应用推广的关键性指标，需从多个方面入手对地源热泵系统工程的经济性进行评价。
2.1静态投资回收期
静态投资回收期指的是在不考虑时间价值的前提下，收回原始投资的全部金额所需要花费的时间，即建设期内预计现金流出量所需要的时间恰巧被投资项目在经营期间内预计净现金流量的累加数所抵偿，也就是投资项目累计净现金流量所对应的期间恰巧等于零。
静态投资回收期常以年为计时单位，其形式分为两种：一种是包括建设期（记作S）的静态投资回收期（记作PP）；一种是不包括建设期的静态投资回收期（记作PP′），且有PP=S+PP′。它是衡量收回初始投资额所需要花费时间长短的的重要指标，该指标数值越小，表示回收所需花费时间越短，则方案就越有利。
确定静态投资回收期指标的方法也是分为两种，一是公式法，二是列表法，具体如下：
（1）列表法。指的是通过列表的计算方式来得出“累计净现金流量”，以此来确定包括建设期的投资回收期，进而再根据数值推算出不包括建设期的投资回收期的一种方法。该方法的原理是：按照回收期的定义，包括建设期的投资回收期满足以下关系式，即：
其中：NCF——净现金流量，NCFt=（CI-CO）t，t=1，2，…，n；CI——现金流入；CO——现金流出。
这就表明在财务现金流量表的“累计净现金流量”一栏中，累计净现金流量为零的年限恰好是包括建设期的投资回收期。如果在“累计净现金流量”一栏上无法找到零，那么就必须按照下式来计算出包括建设期的投资回收期：
包括建设期的投资回收期（PP）=最后一项为负值的累计净现金流量对应的年数+最后一项为负值的累计净现金流量绝对值÷下年净现金流量。
2.2动态投资回收期
动态投资回收期指的就是在考虑其货币时间价值的前提下，以投资项目净现金流量值来抵偿其原始投资值所需花费的全部时间。即：动态投资回收期项目从投资开始一直到累计折现现金流量等于零时所需花费的时间。需要注意的是，所求出的动态投资回收期要与行业平均动态投资回收期以及行业标准动态投资回收期进行比较，最后得出的结果要是低于相应的标准，那么此项目就具有可行性。
一般投资者最为关心的问题就是投资的回收速度，为减少其投资所带来的风险，都是希望越早收回其投资成本越好。而动态投资回收期是一个最为普遍也是最为常用的经济评价指标。因为动态投资回收期大大弥补了静态投资回收期无法考虑资金时间价值这一缺点，使其产生的结果更加符合实际情况。其计算方法为：
其中：NCF——净现金流量，NCFt=（CI-CO）t，t=1，2，…，n；CI——现金流入；CO——现金流出
动态投资回收期（Pt）亦可直接从财务净现值流量表直接求得，其计算方法为：
Pt=（累计折现值出现正值的年数-1）+上年累计折现值的绝对值/当年净现金流量的折现值设基准动态回收期为Pc，如果Pt小于Pc，则项目可行；否则不可行。投资回收期是反映项目在财务上偿还能力的重要经济指标，除特别强调项目偿还能力的情况外，一般只作为方案选择的辅助指标。
2.3全生命周期成本评价方法
全生命周期成本通常被用来评估两个或是几个在寿命和投资上都不相同的项目，可以通过考虑资本的时间价值，将生命周期N年后的现金贴现道第一年的年初，并将该值等价为项目全生命周期成本。其计算方法为：
式中：N--项目的寿命或者评价的周期；DR--贴现率；Cn--总成本量（包括初投资量、财务成本量以及年运行总成本量。其中，初投资量是指整个系统的各个部分投资量的总和，有设备的购置费、运输费以及安装费；年运行总成本量是指整个系统的运行能耗费，有设备的维修费和折旧费等。）
2.4約当年均评价方法（EquivalentAnnualCost，EAC） 约当年均成本法是把生命周期为N年，有M期支付现金流的设备的现金流贴现到第1年年初，并用该现值等价成一个N年期的年金，从而得到的年金金额即为约当年均成本。例如：某公司需要购置一种设备，现有两种设备可供选择。设备A和设备B的功能完全一样，对经营活动不产生任何影响。设备A比设备B便宜但使用寿命较短。两种设备的现金流出量如表1所示。
表1 设备A、B的现金流出量
假设折现率为10%，则两种设备的折现成本为：
设备A：
设备B：
使用NPV法时，则应该选择设备A，因为设备A拥有较少的现金流出。但实际上，设备B有较长的使用周期，因而可能实际年均成本更低。因此，需要使用约当年均成本法来进行调整。
上面的方程显示，设备A分期的现金流出相当于一次性支付798.42元，因此我们设计一个三年期的年金，使得该年金的价值与一次性支付798.42元相等。假设该年金每年支付x元。
则：
得出x=321.05元，因此现金流（500，120，120，120）相当于3年内每年年末支付321.05元。假定购买设备A无限次，则在多次周期内使用设备A相当于未来无限期内每年支付321.05元。这个321.05元就是设备A的“约当年均成本”。这样，购买设备A在财务意义上同一个年租金为321.05元的机器租赁是相同的。
同理，对于设备B的现金流（600，100，100，100，100），假设存在一个4年期的年金，每年年末支付Y元。
则：
得出Y=289.28，所以设备B的约当年均成本为289.28元。该买设备B在财务意义上同一个年租金为289.28元的机器租赁是相同的。
这样购买设备A、B在财务上就相当于租赁两个年租金分别为321.05元和289.28元的机器，因此应选择购买设备B。
约当年均成本法的使用，需要注意一个前提——项目可以重复。如果其中一个项目不能重复，则不能使用约当年均成本法。例如，假设生产设备A的唯一的公司不再进行生产，同时没有新的公司生产该设备，这时，设备B在第4年仍然影响现金流，但设备A却不行。此时，就应该使用NPV法了。
2.5净现值评价方法
净现值CNPV），是指投资项口在计算期内各年的财务净现金流量，根据部门的基准收益率或财务贴现率，折现到基准年的现值之和，其方法为：
式中：CI——现金流入量；CO——现金流出量；i0——基准收益率或财务贴现率；t=1，2，…，n；n——计算期。
计算结果有以下三种情况：
（1）NPV>0，说明投资项目的获利水平超过同行业的平均获利水平，或超过资金市场上长期贷款的获利水平，因而该项目在财务上是可以接受的。
（2）NPV=0，说明投资项目的获利水平等于同行业的平均获利水平，或等于资金市场上长期贷款的获利水平，因而该项目处于财务可行的边缘上。
（3）NPV<0，说明投资项日的获利水平达不到同行业的平均获利水平，或达不到资金市场上长期贷款的获利水平，因而该项目在财务上是不可接受的。
净现值的主要优点是，考虑了资金的时间价值因素和项日在整个计算期内的生产经营状况。同时，财务净现值是一个绝对量指标，不能确切反映项日的收益率。
3、案例分析
3.1工程概况
所选的工程项目为某地调院科研大楼（此工程为高层公共建筑）。层高二十层，总高度80.lO米，总建筑面积29600平方米。附楼六层，不设集中空调，主楼部分设集中空调，中央空调的冷热源是使用地下水。主楼建筑而积23973平方米。整栋主楼所采用的是集中式空调系统，其附楼未采用。整个集中式空调系统工程所采用的是地下水地源热泵空调系统，该系统所采用的是同程式、双管制、一次泵变流量系统。选用的机组为水源热泵冷热水机组。经地质勘察论证，该楼所在地区的地下水资源非常丰富，可以满足其水源热泵供水的要求。
3.2地源热泵系统的优势
水源热泵具有一机多用特点，不但可以实现对建筑的供热和制冷的要求，而且还可以为建筑提供水源。而且该系统的结构较为紧凑，省去了锅炉以及冷却塔所要占据较大的建筑空间优势，大大节省建筑空间，同时也有大大增加了建筑物的美观性。另外该系统还具有非常高效的节能优点以及地下水源温度恒定的特点，这就使得热泵机组的运行更加稳定、可靠，大大减少了维修的次数与维修的费用，保证其经济高效。
3.2费用构成分析
地源热泵工程费用主要是指前期工程的一次性投入，其投入的资金主要包括其设备购置费、勘察设计费以及安装施工费。一般情况下，由于其地源热泵工程的地质勘察工作与土建部分的地质勘查工作是一并进行的，因此，本案例的研究过程中，就不予计算其工程勘察设计费，主要考虑的就是设各购置费以及安装施工费。
地源热泵系统的费用构成主要包括：（1）地源热泵机组、室内空调末端设备、管道的购置与安装费；（2）室外管井的开挖施工费用。除此之外，还会涉及的其他费用，比如：如果采用了复合式的地源热泵系统，其费用还包括冷却塔的建设费用以及相对应的热水供应系统的建设费用。
3.2.1地源热泵系统及其配套设施投资费用构成分析
该工程项目所采用的供热与供冷的方案为地埋管地源热泵空调系统，所选取的比较对象为：水冷机组十燃气锅炉系统，下面就对这两种供热与供冷系统方案进行经济性分析。
该项目的地源热泵空调系统的施工成本如下表2所示：
表2 工程造价汇总表
由表2可见，该项日的地下水地源热泵空调系统的前期的投资总共为668.60万元。
3.2.2其他冷暖系统及其配套设施投资费用构成分析
若该项目采用常规集中供热与供冷系统，所选取的对象为：螺杆式冷水机组十燃气锅炉，其投资构成就如表3所示：
表3 冷水机组+燃气锅炉系统主要设备估价和施工成本一览表
由表3可见，采用常规集中供热与供冷系统，该项日的主要设备估价和施工成本总共为540万元。
4、结束语
总而言之，随着地源热泵技术的越来越成熟，设备成本逐渐下降，另外加上环保节能绿色建筑的推行和补贴，地源热泵将会显示出更良好的经济性效益，建筑系统的很多功能也都将需要用到地源热泵中央空调系统。
参考文献：
[1]张国辉.地源热泵系统技术经济性评价研究——以武汉地区为例[D].2012年武汉理工大学.2012.
[2]门小静.地源热泵空调系统的技术经济动态分析[D].2009年武汉理工大学.2009.
[3]梁秋娟，韓盛利.地源热泵空调系统在工程应用中的技术经济分析[J].门窗.2013（06）：351.
【关键词】 地源热泵；系统特点；技术经济性；综合评价；分析
1、地源热泵系统的特点
与传统空调技术相比，地源热泵技术具有以下特点：
1.1经济环保
地源热泵中央空调系统的能量来源是太阳能，这种纯天然的热能省去了能源材料费，带来不少经济效益。传统空调系统采用的是化石燃料热量，不仅成本高，而且燃料燃烧后产生的大量二氧化碳给空气造成严重污染。而地源热泵采用的太阳能不仅节省了成本，而且它采用的能量交换技术既避免了资源流失，又减少了二氧化碳的排放，并且因地制宜在南方设置了冷却塔进行降温，以此解决南方制冷大于制热产生的土壤热能积累问题。地热资源取之不尽、用之不竭，浅层地表温度稳定，提高了地源热泵空调系统的运行效率，节省了运行成本。地源热泵中央空调系统稳定又经济的特点特别适合建筑业这种大规模工程的使用。
1.2安全可靠
与传统空调系统相比，地源热泵中央空调系统运行流程较为简单。地源热泵采用地热能能量交换技术代替传统空调系统中的加热和冷却系统，这样也就省去了系统中不必要的机械部件，从而降低了维护费用。同时，地源热泵系统采用室内和地下安装，这样延长了机械部件的使用寿命，并采用电脑远程自动化控制，减少了人工操作，避免因人工错误操作带来的安全问题。
2、地源热泵系统技术经济性的评价方法
地源热泵系统技术经济性评价是关系到地源热泵工程能不能在实际工程中应用推广的关键性指标，需从多个方面入手对地源热泵系统工程的经济性进行评价。
2.1静态投资回收期
静态投资回收期指的是在不考虑时间价值的前提下，收回原始投资的全部金额所需要花费的时间，即建设期内预计现金流出量所需要的时间恰巧被投资项目在经营期间内预计净现金流量的累加数所抵偿，也就是投资项目累计净现金流量所对应的期间恰巧等于零。
静态投资回收期常以年为计时单位，其形式分为两种：一种是包括建设期（记作S）的静态投资回收期（记作PP）；一种是不包括建设期的静态投资回收期（记作PP′），且有PP=S+PP′。它是衡量收回初始投资额所需要花费时间长短的的重要指标，该指标数值越小，表示回收所需花费时间越短，则方案就越有利。
确定静态投资回收期指标的方法也是分为两种，一是公式法，二是列表法，具体如下：
（1）列表法。指的是通过列表的计算方式来得出“累计净现金流量”，以此来确定包括建设期的投资回收期，进而再根据数值推算出不包括建设期的投资回收期的一种方法。该方法的原理是：按照回收期的定义，包括建设期的投资回收期满足以下关系式，即：
其中：NCF——净现金流量，NCFt=（CI-CO）t，t=1，2，…，n；CI——现金流入；CO——现金流出。
这就表明在财务现金流量表的“累计净现金流量”一栏中，累计净现金流量为零的年限恰好是包括建设期的投资回收期。如果在“累计净现金流量”一栏上无法找到零，那么就必须按照下式来计算出包括建设期的投资回收期：
包括建设期的投资回收期（PP）=最后一项为负值的累计净现金流量对应的年数+最后一项为负值的累计净现金流量绝对值÷下年净现金流量。
2.2动态投资回收期
动态投资回收期指的就是在考虑其货币时间价值的前提下，以投资项目净现金流量值来抵偿其原始投资值所需花费的全部时间。即：动态投资回收期项目从投资开始一直到累计折现现金流量等于零时所需花费的时间。需要注意的是，所求出的动态投资回收期要与行业平均动态投资回收期以及行业标准动态投资回收期进行比较，最后得出的结果要是低于相应的标准，那么此项目就具有可行性。
一般投资者最为关心的问题就是投资的回收速度，为减少其投资所带来的风险，都是希望越早收回其投资成本越好。而动态投资回收期是一个最为普遍也是最为常用的经济评价指标。因为动态投资回收期大大弥补了静态投资回收期无法考虑资金时间价值这一缺点，使其产生的结果更加符合实际情况。其计算方法为：
其中：NCF——净现金流量，NCFt=（CI-CO）t，t=1，2，…，n；CI——现金流入；CO——现金流出
动态投资回收期（Pt）亦可直接从财务净现值流量表直接求得，其计算方法为：
Pt=（累计折现值出现正值的年数-1）+上年累计折现值的绝对值/当年净现金流量的折现值设基准动态回收期为Pc，如果Pt小于Pc，则项目可行；否则不可行。投资回收期是反映项目在财务上偿还能力的重要经济指标，除特别强调项目偿还能力的情况外，一般只作为方案选择的辅助指标。
2.3全生命周期成本评价方法
全生命周期成本通常被用来评估两个或是几个在寿命和投资上都不相同的项目，可以通过考虑资本的时间价值，将生命周期N年后的现金贴现道第一年的年初，并将该值等价为项目全生命周期成本。其计算方法为：
式中：N--项目的寿命或者评价的周期；DR--贴现率；Cn--总成本量（包括初投资量、财务成本量以及年运行总成本量。其中，初投资量是指整个系统的各个部分投资量的总和，有设备的购置费、运输费以及安装费；年运行总成本量是指整个系统的运行能耗费，有设备的维修费和折旧费等。）
2.4約当年均评价方法（EquivalentAnnualCost，EAC） 约当年均成本法是把生命周期为N年，有M期支付现金流的设备的现金流贴现到第1年年初，并用该现值等价成一个N年期的年金，从而得到的年金金额即为约当年均成本。例如：某公司需要购置一种设备，现有两种设备可供选择。设备A和设备B的功能完全一样，对经营活动不产生任何影响。设备A比设备B便宜但使用寿命较短。两种设备的现金流出量如表1所示。
表1 设备A、B的现金流出量
假设折现率为10%，则两种设备的折现成本为：
设备A：
设备B：
使用NPV法时，则应该选择设备A，因为设备A拥有较少的现金流出。但实际上，设备B有较长的使用周期，因而可能实际年均成本更低。因此，需要使用约当年均成本法来进行调整。
上面的方程显示，设备A分期的现金流出相当于一次性支付798.42元，因此我们设计一个三年期的年金，使得该年金的价值与一次性支付798.42元相等。假设该年金每年支付x元。
则：
得出x=321.05元，因此现金流（500，120，120，120）相当于3年内每年年末支付321.05元。假定购买设备A无限次，则在多次周期内使用设备A相当于未来无限期内每年支付321.05元。这个321.05元就是设备A的“约当年均成本”。这样，购买设备A在财务意义上同一个年租金为321.05元的机器租赁是相同的。
同理，对于设备B的现金流（600，100，100，100，100），假设存在一个4年期的年金，每年年末支付Y元。
则：
得出Y=289.28，所以设备B的约当年均成本为289.28元。该买设备B在财务意义上同一个年租金为289.28元的机器租赁是相同的。
这样购买设备A、B在财务上就相当于租赁两个年租金分别为321.05元和289.28元的机器，因此应选择购买设备B。
约当年均成本法的使用，需要注意一个前提——项目可以重复。如果其中一个项目不能重复，则不能使用约当年均成本法。例如，假设生产设备A的唯一的公司不再进行生产，同时没有新的公司生产该设备，这时，设备B在第4年仍然影响现金流，但设备A却不行。此时，就应该使用NPV法了。
2.5净现值评价方法
净现值CNPV），是指投资项口在计算期内各年的财务净现金流量，根据部门的基准收益率或财务贴现率，折现到基准年的现值之和，其方法为：
式中：CI——现金流入量；CO——现金流出量；i0——基准收益率或财务贴现率；t=1，2，…，n；n——计算期。
计算结果有以下三种情况：
（1）NPV>0，说明投资项目的获利水平超过同行业的平均获利水平，或超过资金市场上长期贷款的获利水平，因而该项目在财务上是可以接受的。
（2）NPV=0，说明投资项目的获利水平等于同行业的平均获利水平，或等于资金市场上长期贷款的获利水平，因而该项目处于财务可行的边缘上。
（3）NPV<0，说明投资项日的获利水平达不到同行业的平均获利水平，或达不到资金市场上长期贷款的获利水平，因而该项目在财务上是不可接受的。
净现值的主要优点是，考虑了资金的时间价值因素和项日在整个计算期内的生产经营状况。同时，财务净现值是一个绝对量指标，不能确切反映项日的收益率。
3、案例分析
3.1工程概况
所选的工程项目为某地调院科研大楼（此工程为高层公共建筑）。层高二十层，总高度80.lO米，总建筑面积29600平方米。附楼六层，不设集中空调，主楼部分设集中空调，中央空调的冷热源是使用地下水。主楼建筑而积23973平方米。整栋主楼所采用的是集中式空调系统，其附楼未采用。整个集中式空调系统工程所采用的是地下水地源热泵空调系统，该系统所采用的是同程式、双管制、一次泵变流量系统。选用的机组为水源热泵冷热水机组。经地质勘察论证，该楼所在地区的地下水资源非常丰富，可以满足其水源热泵供水的要求。
3.2地源热泵系统的优势
水源热泵具有一机多用特点，不但可以实现对建筑的供热和制冷的要求，而且还可以为建筑提供水源。而且该系统的结构较为紧凑，省去了锅炉以及冷却塔所要占据较大的建筑空间优势，大大节省建筑空间，同时也有大大增加了建筑物的美观性。另外该系统还具有非常高效的节能优点以及地下水源温度恒定的特点，这就使得热泵机组的运行更加稳定、可靠，大大减少了维修的次数与维修的费用，保证其经济高效。
3.2费用构成分析
地源热泵工程费用主要是指前期工程的一次性投入，其投入的资金主要包括其设备购置费、勘察设计费以及安装施工费。一般情况下，由于其地源热泵工程的地质勘察工作与土建部分的地质勘查工作是一并进行的，因此，本案例的研究过程中，就不予计算其工程勘察设计费，主要考虑的就是设各购置费以及安装施工费。
地源热泵系统的费用构成主要包括：（1）地源热泵机组、室内空调末端设备、管道的购置与安装费；（2）室外管井的开挖施工费用。除此之外，还会涉及的其他费用，比如：如果采用了复合式的地源热泵系统，其费用还包括冷却塔的建设费用以及相对应的热水供应系统的建设费用。
3.2.1地源热泵系统及其配套设施投资费用构成分析
该工程项目所采用的供热与供冷的方案为地埋管地源热泵空调系统，所选取的比较对象为：水冷机组十燃气锅炉系统，下面就对这两种供热与供冷系统方案进行经济性分析。
该项目的地源热泵空调系统的施工成本如下表2所示：
表2 工程造价汇总表
由表2可见，该项日的地下水地源热泵空调系统的前期的投资总共为668.60万元。
3.2.2其他冷暖系统及其配套设施投资费用构成分析
若该项目采用常规集中供热与供冷系统，所选取的对象为：螺杆式冷水机组十燃气锅炉，其投资构成就如表3所示：
表3 冷水机组+燃气锅炉系统主要设备估价和施工成本一览表
由表3可见，采用常规集中供热与供冷系统，该项日的主要设备估价和施工成本总共为540万元。
4、结束语
总而言之，随着地源热泵技术的越来越成熟，设备成本逐渐下降，另外加上环保节能绿色建筑的推行和补贴，地源热泵将会显示出更良好的经济性效益，建筑系统的很多功能也都将需要用到地源热泵中央空调系统。
参考文献：
[1]张国辉.地源热泵系统技术经济性评价研究——以武汉地区为例[D].2012年武汉理工大学.2012.
[2]门小静.地源热泵空调系统的技术经济动态分析[D].2009年武汉理工大学.2009.
[3]梁秋娟，韓盛利.地源热泵空调系统在工程应用中的技术经济分析[J].门窗.2013（06）：351.