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1、住宅建筑集中空调系统收费标准的制定与探讨（下）用户侧收费模式浅析及能耗费用计算第5卷第6期2005年12月制冷与空调REFRIGERATIONANDAIRCONDITIONINGVo1.5.No.6December2005住宅建筑集中空调系统收费标准的制定与探讨(下)用户侧收费模式浅析及能耗费用计算刘利刚龙惟定沈列丞白玮周辉(同济大学)摘要对住宅建筑集中空调系统的供冷(热)收费标准及收费模式进行探讨,指出制定收费标准时应遵循的原则,简要介绍四种收费模式,对某小区用能价格变化对系统的盈亏影响进行分析,并对各种户型的用冷(热)负荷及能耗费用进行模拟计算.分析认为,采用”套餐”方式的收费模式,即能量
2、费用由固定使用费用和计量使用费用两部分组成,即可以避免用户恶意用冷,造成能源浪费,又在一定程度上鼓励用户多用冷,保证系统高效率运行,减少运行成本.关键词住宅建筑集中供冷(热)收费模式能耗模拟能耗费用DIS(IsSIONA订DEs1BI皿NI1OFr】匝CHRGENDARD0FNntAIRODI)rI1oNG删FOR;l】IENnALOtICrI1【0lN(PART2)一SIMPLEANALYSISOFCHARGINGMODEANDCALCULATIONOFENERGYCoNSUMPTIoNFEEoFRESIDENTLiuLigangLongWeidingShenLiechengBaiWeiZh
3、ouHui(TonNiUniversity)ABSTRACTThechargingstandardandchargingmodeofcoolingandheatingofdistrictairconditioningsysteminresidentMconstructionarediscussed.Pointsouttheprinciplecompliedwithwhenestablishingthechargingstandard,brieflyintroducesfourkindsofchargingmodes,basedonasubzone,analyzingtheinfluenceof
4、thevarietyofenergyconsumingpricetothesystemSprofitandloss,simulatesthecooling(heating)loadandenergyconsumptionfeeofeachtypeofresidence.Considersthatadoptingthesetlunch”chargingmode,inwhichtheenergyfeeismadeupofstationaryandmeasurementusingfee,cannotonlyavoidconsumerusingenergyatwill,resultinginenerg
5、ywaste,butalsoamusingconsumerusingmoretoguaranteethesystemworkinginhighefficiency,redudngtherunningcost.KEYWORDSResidentialconstructionDistrictcooling(heating)ChargingmodeEnergyconsumptionsimulationEnergyconsumptionfee1住宅建筑集中空调系统收费标准制定的必要性及定价原则随着国民经济的飞速发展,人民生活水平也得到极大提高,集中空调已不仅仅是公共建筑的使用“专利”,正在不断”走入”住
6、宅建筑,尤其是在夏热冬冷地区,由于其气候条件的影响,再加上较高的经济发展水平,众多的新建住宅小区也开始采用集中空调来进行供冷(热),为用户提供舒适的家居环境.然而,由于住宅建筑与公共建筑在使用功能,使用时间,使用对象等诸多方面的差异,导致用能收费模式及定价原则与公共建筑也不尽相同.为了体现对用户负责,而又使供冷(热)单位有所盈利的原则,有必要对住宅小区的集中供冷(热)收费进行探讨,找出较为合理的收费模式,制定合适的供冷(热)价格.与北方地区集中供热计量收费类似,制定住宅第6期刘利刚等:住宅建筑集中空调系统收费标准的制定与探讨(下)建筑的集中空调供冷(热)收费标准必须遵循以下几个原则|1j.一是
7、社会稳定的原则.夏热冬冷地区的集中供冷(热)与寒冷地区的集中供热在一定程度上都属于社会公益事业,供冷(热)收费价格应根据当地气候条件,一次能源价格,运行管理水平以及用户可以承受的经济能力等多项指标来制定,同时以保障人民的正常生活和社会稳定为原则,不能盲目定价.二是要兼顾国家,开发商(供能单位)和用户三方利益的原则.进行集中供冷(热)收费,用户向供冷(热)单位(开发商或者物业)买冷,按实际用冷量来进行公平交易,”谁用冷,谁交费”,”用多少冷,交多少费”,这样可避免用户恶意用冷,从而节约能源,对整个国家是贡献.另外,进行供冷收费后,冷也是一种商品,必须对供冷过程中所耗费的能源,设备折旧,维修保养以
8、及员工工资等费用进行补偿,做到”补偿成本,合理盈利”,这样才能保证正常运行,同时还可以激励供冷单位改善运营管理,提高服务水平,做到节能降耗增效.最后,收费标准的制定必须兼顾用户的利益,一方面使用户能够付得起费,另一方面利用供冷(热)价格激励用户去节能,降低能源费用的支出.第三是公平,公开,公正的原则.应对供冷(热)成本进行科学计算,同时要做到计量准确,无”缺斤少两”,服务不打折,尊重用户知情权.2住宅集中空调系统收费模式探讨2.1常见的集中空调收费模式集中空调系统在进行收费时,通常可以采用以下几种方式:”以面积定费用”,即制定单位空调使用面积的供冷(热)单价,再乘以使用面积即可得到.该模式最常
9、见的是”包月制”的方式,即每月缴纳一定费用,冷量使用不受限制.此方法简单易计算,但缺乏科学性,由于没有对实际用冷量进行测量,很容易造成”恶意用冷”,浪费能源,不利于增强用户的节能意识.”以时间定费用”,即制定空调使用单位时间的供冷(热)价格,再乘以空调的开启间即可得到,常以末端风机开启时间为计量标准.该方法可以制止”恶意用冷”,使用户能做到”人在即开,人去即关”,但由于不是以室内冷(热)负荷为基准来计量,依然不能准确反应用户的实际用冷量.”以冷(热)量定费用”,即制定单位用冷量的价格,再乘以实际用冷量即可得到.该方法可真实反映用户的冷使用量,能够做到公平公正,但由于用冷(热)量与费用之间的直接
10、联系,极易使用户产生”流一点汗水,少一点支出”的想法,不去使用空调,造成设备在较低的负荷率下运行,增加了单位供冷(热)量的运行成本.对于”以冷量定费用”的收费模式,又有以下几种具体收费方式.一是”一刀切”的方式,即所有类型的用户在任何时间内使用都按相同的价格进行收费;二是”峰谷异价”的方式,即规定空调使用的高峰,低谷以及平段的时间段,在各时间段内使用按照不同的价格进行收费;三是”套餐”的方式,即规定一个时间段(如每月)内交纳一固定费用,其中包括一定量的可用冷量,超出该冷量范围后,再按照不同的单位冷量价格征收费用.这样即可以鼓励用户多用冷,保证系统的高效运行,减少运行成本,同时又可以避免用户恶意
11、用冷,造成对能源的浪费.下文着重针对某小区(对小区的介绍见本文上篇)采用的”套餐”收费模式进行分析.2.2”套餐”方式的集中收费模式在进行集中空调系统供冷(热)收费时,采用“套餐”的方式,系统所发生的全部费用包括固定使用费用和计量使用费用两部分,这两部分费用都计入供冷季和供热季内按月向用户收取的集中空调使用费用,可用以下公式表示:mf=mbf+mmfmbfbAmmf=WmW=W一Wb式中:f为每月用户应支付费用(元/月);bf为每月固定使用费用(元/月);mmf为每月计量使用费用(元/,q);b为每月固定使用费用单价(元/(m?月);A为用户房间建筑面积(m);rn为每月计量使用费用单价(元/
12、(kW?月);W为每月计量使用用冷(热)量(kw);W为每月总的用冷(热)量(kW);W为每月固定使用用冷(热)量(kW).其中,固定使用费用取决于用户房间建筑面积,这是由于用户对系统设备应有的占用比例及公共部位能耗应有的承担比例,都在一定程度上与用户的房间建筑面积有关,因此,将用户固定费用与其房间建筑面积联系起来.同时,固定费用中包括用户每月的基本用能费用,这在一定程度上使用户不会为了省钱刻意去关闭空调,能够保证系统不会在低负荷率下运行,有利于降低单位冷(热)量成制冷与空调第5卷本.固定使用费用可以用来抵扣集中空调系统设备的折旧费及维护费用,支付能源消耗费用以及运行管理人员工资等.3能量单价
13、的不同对系统盈亏的影响3.1根据冷(热)量单价变化对系统运行的盈亏影响来确定价格根据不同负荷率下机房侧设备的运行能耗成本,可以在改变供冷(热)量单价的前提下,对系统运行的盈亏状况进行分析.系统运行盈亏可按下式来计算:S=(EC)XLXP其中:S为每小时系统运行能耗盈(亏)总金额(元/h);E为冷(热)量单价(元/kWh);C为某负荷率下系统运行能耗成本(元/kWh);L为系统额定总负荷(kw);P为负荷率,在01之间取值.i1嚣1蛰七塘在进行集中空调能耗费用的计算时,由于某些费用发生的不确定性,未考虑折旧费,维护费用以及物业管理公司的人工费用和利润等.同时考虑到用户的使用习惯不尽相同,用户一个
14、月内使用总时段和总功率按照下述系数计算:在供冷季(7,8,9月)及供热季(12,1月),末端开启时间系数取为0.58;在供冷季(5,6月)及供热季(11,2月),末端开启时间系数取为0.35;末端开启功率系数统一取为0.67.3.2单位能量价格变化对系统盈亏状况走势分析根据以上公式,以本文(上)中所述某住宅小区集中供冷的收费标准确定为背景,经计算可得单位冷量(图1)以及单位热量(图2)的价格变化在系统各负荷率下每小时的盈亏状况.由图1可见,当能耗单价定为0.25元/kwh图l单位冷量价格变化在系统各负荷率下每小时盈亏状况走势图图2单位热量价格变化在系统各负荷率下每小时盈亏状况走势图时,系统在各
15、负荷率下均处于盈利状态,而当单价定为0.18元/kWh时,系统将不会出现盈利.经计算,在供冷季节,能耗单价定为0.20元/kwh时,系统运行1小时要平均亏损25.7元;能耗单价定为0.30元/kwh时,系统运行1小时平均盈利431.8元.因此,将固定使用费用单价定为0.20元/kWh,可以保证在少许亏损的情况下,使用户把规定的冷量用完,以保证系统在一定负荷率之上运行;而将计量使用费单价定为0.30元/kWh,可弥补基本能耗费用中可能亏损的费用,也保证系统运行有正常的利润.由此可见,可以把单位冷量价格0.20元/kwh作为固定使用费用单价,而将第6期刘利刚等:住宅建筑集中空调系统收费标准的制定与
16、探讨(下)0.30元/kWh作为计量使用费用单价,这样即可保护用户利益,同时也使供冷单位能够合理盈利,保证系统的正常运行管理.由图2可见,当能耗单价定为0.30元/kWh时,系统在各负荷率下均处于盈利状态;而当单价定为0.22元/kwh时,系统将不会出现盈利.经计算,在供热季节,能耗单价为0.25元/kwh时,系统运行1小时平均亏损52.9元;能耗单价为0.35元/kwh时,系统运行1小时平均盈利300.3元.因此,将固定使用费用单价定为0.25元/kWh,可以保证在少许亏损的情况下,去鼓励用户多用热;而将计量使用费用单价定为0.35元/kwh,可弥补固定使用费用中可能亏损的费用,也保证系统运
17、行有正常的利润.由此可见,可以把单位热量价格0.25元/kWh作为固定使用费用单价,而将0.35元/kWh作为计量使用费用单价,这样即可保护用户的利益,同时也使供冷单位能够合理盈利,保证系统的正常运行管理.3.3计量使用费用单价的确定在对某小区进行集中供冷收费标准制定时,每月固定费用是指保证系统基本负荷率达到18%时的基本能耗费用(上篇在对该小区的供能能耗成本计算时得出,当系统负荷率低于18%时,系统的单位供能成本将大幅上升,因此在制定该小区集中供冷收费标准时,考虑设立每月固定费用的主要目的是为了保证一定的负荷率.).如前文所述,考虑系统运行的费用盈亏问题后,供冷季节基本能耗费用单价定为0.2
18、0元/kWh,供热季节基本能耗费用单价定为0.25元/kWh,基本能耗费用中涵盖用户的基本使用额度:用户的基本使用额度=每户的总供冷量(供热量)X18%X24X30/安全系数如某户单位面积冷负荷为0.062kW/m,热负荷为0.048kW/m,则该户每月基本使用额度为(1.5为安全系数):供冷0.062X0.18X24X30/1.5=5.35kWh/m供热0.048X0.18X24X30/1.5=4.15kWh/m每月计量费用是用户实际发生的能耗费用扣除基本能耗费用外的能耗使用费用,供冷能耗计量单价0.30元/,供热能耗计量单价0.35元/kWh.4典型用户年能耗费用的模拟计算4.1典型用户单
19、元体在利用建筑能耗动态模拟软件对某小区典型住宅空调能耗费用进行模拟计算时,经过对各种户型进行比较和分析,分为五种单元体(A,B,c,D,E),并选择12种典型户型的住宅作为对象来进行模拟研究,各种单元体参数见表1.该小区基地面积825721”13.2,小区主要由7至18层的小高层建筑(共21宅楼)及沿街商铺,地下车库组成,总建筑面积164824.16m2(其中住宅建筑面积为1387141”13.2),总户数为1224户.表l模拟计算单元体参数一览表单元体编号方位户型建筑面积/m空调面积/m2A1西二室二厅一厨一卫55.747.3AA2东二室二厅一厨一卫53.945.8B1西二室二厅一厨二卫88
20、.475.1BB2东二室二厅一厨二卫80.668.5C1西二室二厅一厨一卫71.760.9CC2东二室二厅一厨一卫71.760.9D1西二室二厅一厨一卫66.556.5DD2中二室二厅一厨一卫83070.6D3东二室二厅一厨二卫94.180.0E1西二室二厅一厨一卫59.350.4EE2中二室二厅一厨一卫58.249.5E3东二富一斤一厨一59.350.44.2典型住宅空调季节单位面积负荷为了计算各种户型的能耗费用,首先采用DOE-2软件对各单元体空调系统的集中供冷(热)能耗进行模拟计算.在计算时,设定参数基本依照该小区的设计参数,其中围护结构传热系数按实际设计选取的材料进行模拟.外墙材料为2
21、5mlTl水泥砂浆+200mm粘土多孔砖(或200mm剪力墙)+25l”fffll水泥砂浆+聚苯颗粒保温材料(内保温);内墙材料制冷与空调第5卷为20mnl水泥砂浆十200Film加气混凝土砌块十20Film水泥砂浆;楼板为20Film水泥砂浆十120Film钢筋混凝土十20Film水泥砂浆,屋顶为40toni细石混凝土十20Film水泥砂浆十120Film憎水膨胀珍珠岩制品十20Film水泥砂浆十120mitt钢筋混凝土;玻璃选用铝合金普通中空玻璃(56A-5)同时设内遮阳.室内照明负荷取为2.8w/m2,设备负荷取为3.8w/m2,人员密度为25m2/人,换气次数设为0.35次/J,时.气
22、象参数选取上海2003年的逐时气象参数值,室内温度冬季设定值为18,夏季设定值为26,利用美国能源部DOE一2软件进行模拟计算,计算结果见表2和表3.表2各单元体供冷季单位面积冷负荷逐月平均冷负荷/(W/m2)单元体编号季平均冷负荷/(W/m2)5月6月7月8月9月A115.O35.458.357.151443.4AA212.634.557.756.450842.4B114.040872.367.961.151.2BB212.738.679.472.665.353.7C112.840.669.767760.950.4CC212.O40.768.867460.649.9D117.146.973.
23、173.165.855.2DD212.835.651.350.245.139.OD314.139258.257.952.144.3E116358.679678.O70.260.6EE211.748.371.663.457.O50.4E313.854.176.568.561.654.9表3各单元体供热季单位面积热负荷逐月平均热负荷/(W/m)单元体编号热季平均热负荷/(W/m2)l1月12月1月2月A112.857.O69.381.455.1AA212.454.967.88O.353.8B128.169981.374.963.5BB234.883296.388.475.7C124.665.277
24、.476.660.9CC226.566.683.578.563.8D121.154.868.687.658.ODD219649.561.173.350.9D320.750.O61.675.151.8E124.961.673.275.O58.7EE219.651.161.761.248.4E318.048.558.960.346.44.3典型住宅空调季节能耗费用计算依据本文前面所述,可以根据模拟计算得到的各单元体中不同房型的冷(热)负荷算出其在供冷季与供热季内逐月单位面积的能耗费用(见表5和表6)以及全面使用空调的能耗费用(表7).同时,在进行能耗费用计算时,考虑到各房间使用功能和使用时间的不同
25、,按照大多数人的生活作息习惯分别确定不同使用功能房间的空调开启时间(见表4).表4空调开启时间表5,6,11,2月7,8,9,12,1月空调开启房间开启时间段月开启小时数/h开启时间段月开启小时数/11卧室(平时)18:O06:O08818:O06:O0140.8客厅(平时)6:O018:O052.86:OO18:O01O5.6卧室+客厅(平时)18:OO22:OO4418:O022:O070.4卧室(周末)22:O06:O03222:O06:O051.2卧室+客厅(周末)6:OO22:O0646:O022:O01O2.4第6期刘利刚等:住宅建筑集中空调系统收费标准的制定与探讨(下)在进行集中
26、空调能耗费用的计算时,由于小区的差异性,未考虑折旧费,维护费用以及物业管理公司的人工费用和利润等,因此表中所示各值在理论上偏小.表5中5月份各户型的单位面积能耗费用相同是由于该月冷负荷小于固定使用费用所要求达到的值,因此按固定使用费用来收取.表6中l1月亦是如此.表5各单元体供冷季单位面积能耗费用逐月平均费用/(元/m)单元体编号冷季平均/(元/(m?月)5月6月7月8月9月A11.072.324.814.704.233.43AA21.072.264.784.664.193.39B11.071.986756.315684.36BB21.071.857.496.806.124.67C11.071
27、.715.835.635.073.86CC21.071.595.745.605.043.81D11.071.845.915.915.324.01DD21.071.613.873.763.382.74D31.071.6l4764.734.263.29E11072.686.296.145.534.34EE21.071.935.885.184663.74E31.072.166.265.605.044.03表6各单元体供热季单位面积能耗费用逐月平均费用/(元/m)单元体编号热季平均/(元,/(m?月)11月12月1月2月A11.045.526.894.624.52AA21.045.306.744.59
28、4.42B11.047.809.154.985.74BB21.049.4010.955.97684C11.046.708.114.565.10CC21.046.868.814695.35D11.044.986.494.734.31DD21.044.195.463.593.57D31.044.495.823.993.83E11.046.057.354.224.66EE21.044.956.153.363.87E31.044.595.753.233.65表7各单元体供冷季,供热季及全年空调使用能耗费用空调面积供冷季平均供冷季能耗费用供热季平均供热季能耗费用全年空调使用单元体编号/m/(元/(m?月
29、)/元/(元/(ITI?月)/元能耗费用/元A147.33.438124.528561668AA245.83.397774.428101587B175.14.3616385.7417253363BB268.54.6716006.8418743474C160.93.8611765.112432420CC260.93.8111615.3513042465D156.54.0111334.319742108DD270.62.749673.5710071974D380.03.2913163.8312252541E150.44.3410944.669402033EE249.53.749253.877661
30、691E350.44,031O163.657361752制冷与空调第5卷5对制定住宅建筑集中空调系统收费标准的一些体会和看法任何一项技术在应用于新的领域时,理论上的可行性在实际操作上总会遇到新的问题和挑战,集中空调系统作为一种较为成熟的技术,在从传统的公共建筑向住宅建筑发展过程中也同样会遇到很多问题.下面仅是笔者对此的一些体会和看法,希望与大家商榷.5.1因地制宜进行负荷计算与公共建筑用户使用情况不同,住宅用户使用空调往往都集中在下班回家之后,空调负荷在其出现的时间上具有更明显的集中性.另外,由于实行集中空调收费,空调使用与否直接与用户经济利益挂钩,即使在下班回家后的时间内,用户也未必完全开启
31、使用,这又使负荷有着很大的随机性.因此,在进行空调设计的过程中,设计人员应充分考虑该住宅建筑的负荷特性,而不是简单套用公共建筑设计标准来计算住宅建筑负荷.5.2科学合理进行冷热源配置冷热源的配置合理与否直接关系到系统初投资和运行费用的大小.设计过程中,出于安全因素考虑,设计主机装机容量往往会远大于实际需求量,同时,会选用装机容量较大的设备以减少设备台数来降低初投资.但是,过于”富裕”的装机容量加上不合理的主机台数的配置,致使当系统中用户负荷率较低时,依然要全机运行,出现”大马拉小车”的现象,致使系统运行效率下降,单位能耗费用成本上升.为了补偿成本,势必会提高能耗费用,这必将引起用户消费的心理压
32、力,进而又会继续减少对空调的使用,使设备的低效率运行进入一个恶性循环.因此,在进行冷热源选择时,必须充分考虑设备以后的运行情况,能做到台数控制,而不是一味的依据计算负荷来选择冷热源.5.3公平公正进行冷热计量集中空调系统走向住宅建筑,与集中供热收费热计量一样,都使冷(热)量成为商品,用户为了获得舒适的室内环境,必须购买此商品.因此,为了保证计费的公开,公平,公正,使用户对用冷(热)感到”货真价实”,不”缺斤少两”,就需要安装冷(热)量计量装置,做到服务不打折,尊重用户知情权.6结论随着住宅建筑集中空调的不断发展,进行供冷(热)计量已是大势所趋,而对收费标准及收费模式的研究也迫在眉睫.由于住宅建
33、筑采用集中空调系统在国内目前还少有先例,处于起步阶段,在当前还不甚成熟的运行管理模式中,必然存在诸多问题.笔者认为制定收费标准时,必须遵循社会稳定,兼顾国家,供冷(热)单位和用户三方利益以及公平,公开,公正的三个原则.同时,针对某小区,对集中供冷(热)收费模式的制定以及能耗费用的计算进行探讨,就能量价格变化对系统的盈亏影响进行分析,浅析常见的四种供冷收费模式,认为采用”套餐”方式的收费模式,即可以鼓励用户多用冷,保证系统的高效率运行,减少运行成本,同时又可以避免用户恶意用冷,造成对能源的浪费.随着我国建筑空调业的飞速发展和人民生活水平的不断提高,集中空调系统正在由公共建筑逐步走向住宅建筑.从宏观上看,”集中”等于”高效”,在住宅建筑中发展集中空调系统,无疑具有良好的经济效益和社会效益.然而,一项成熟技术在新领域的推广也不是一蹴而就和一帆风顺的,集中空调系统在走向住宅建筑的这一新领域的过程中也同样会遇到很多问题,期待着大家去解决.参考文献1田雨辰,刘琳.制定供热计量热价及收费方法的原则.天津建设科技,2004,6:11132温玲.集中供热计量收费势在必行.河北职工大学,2001,3(1):7578
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