黃翠翠 張利姣

(河北建筑工程學(xué)院，河北 張家口 075000)

某鍋爐改造項目的電鍋爐供暖系統(tǒng)的經(jīng)濟性分析

黃翠翠 張利姣

(河北建筑工程學(xué)院，河北 張家口 075000)

為了分析張石高速公路某收費站鍋爐房改造項目的電鍋爐供暖系統(tǒng)的經(jīng)濟性，建立了壽命周期成本計算模型，以壽命周期成本最小為決策準(zhǔn)則，優(yōu)選電鍋爐供暖方案。結(jié)合項目實際情況，對電鍋爐水蓄熱系統(tǒng)和電鍋爐固體蓄熱系統(tǒng)進(jìn)行分析，結(jié)果表明電鍋爐水蓄熱系統(tǒng)的初投資比電鍋爐固體蓄熱系統(tǒng)的初投資小的多，前者的壽命周期成本略小于后者的壽命周期成本，宜采用電鍋爐水蓄熱系統(tǒng)供暖。

電鍋爐,經(jīng)濟性,壽命周期成本

0 引言

2015年7月，國務(wù)院通過了關(guān)于設(shè)立張家口為可再生能源示范區(qū)的規(guī)劃。作為第一個國家級的“可再生能源示范區(qū)”，張家口政府高度重視風(fēng)能、太陽能等的并網(wǎng)以及消納問題，張家口各個區(qū)、縣開始對燃煤鍋爐進(jìn)行電鍋爐改造。電鍋爐供暖系統(tǒng)，其節(jié)能和環(huán)保優(yōu)勢明顯，但初投資比較大。過去設(shè)計人員在設(shè)計過程中主要考慮如何節(jié)省一次性投資，忽略了運行費用與維護(hù)費用，要想減少運行費用和維護(hù)費用，需采取相應(yīng)的節(jié)能措施，這必將導(dǎo)致初投資的增加。因此，需要建立一個合理的方法對電鍋爐供暖系統(tǒng)進(jìn)行成本控制與技術(shù)評價。

1 壽命周期成本評價模型的建立

近年來，工程設(shè)計人員采用各種經(jīng)濟評價方法對供暖熱源系統(tǒng)進(jìn)行評價，其中壽命周期成本(Life Cycle Cost，簡稱LCC)法被廣泛采用[1]。LCC是指系統(tǒng)從誕生到報廢過程中業(yè)主為實現(xiàn)其功能所支付的總費用。

電采暖系統(tǒng)的LCC由投資成本、運行成本、維護(hù)成本和殘值組成的數(shù)學(xué)模型計算如下：

式中：LCC——壽命周期成本，萬元；Co——初投資成本，萬元；C——運行成本，萬元；S——殘值，萬元；n——生命周期，年；i——折現(xiàn)率；k——時間變量，年；PVSUM——現(xiàn)值和；PV——現(xiàn)值。

在使用效果相同的情況下，LCC越小，系統(tǒng)的經(jīng)濟效益越高。本文針對采用電鍋爐為熱源的供暖系統(tǒng)進(jìn)行分析，通過一個實際項目分別分析采用全谷電(10 h)水蓄熱供暖系統(tǒng)、采用全谷電(10 h)固體蓄熱供暖系統(tǒng)的壽命周期成本，以壽命周期成本最小為目標(biāo)，選擇最佳供熱方案。

2 工程概況

張石高速公路膠泥灣收費站鍋爐房改造工程位于張家口市宣化區(qū)，鍋爐房供熱總的建筑面積為4 128 m2，項目主要由一棟4層的辦公樓組成，由于當(dāng)?shù)責(zé)o法為該工程提供集中供熱熱源，所以需要為該工程配置獨立的熱源。風(fēng)電屬于可再生能源、清潔能源，符合節(jié)能環(huán)保要求。而且風(fēng)電供暖是國家政策支持項目，電鍋爐水蓄熱系統(tǒng)或電鍋爐固體蓄熱系統(tǒng)成為優(yōu)選方案。

3 熱源方案比較

3.1 熱源方案簡介

3.1.1 電鍋爐水蓄熱系統(tǒng)

電鍋爐水蓄熱系統(tǒng)分為直供和間供兩種系統(tǒng)，結(jié)合本項目的實際情況，選擇間供系統(tǒng)，工藝流程圖如圖1所示。

本項目中，電鍋爐水蓄熱系統(tǒng)擬采用全谷電蓄熱方式：在谷電時段(22:00～8:00)，開啟電鍋爐，加熱蓄熱水箱中的水，同時向用戶供熱，此時F1,F3關(guān)閉，F(xiàn)2,F4開啟；峰電時段(8:00～22:00)，關(guān)閉電鍋爐，用蓄熱水箱中的熱水向用戶供熱，此時F1,F3開啟，F(xiàn)2,F4關(guān)閉。

3.1.2 電鍋爐固體蓄熱系統(tǒng)

電鍋爐固體蓄熱系統(tǒng)工作原理：利用夜間低谷電(22:00～8:00)，將鍋爐內(nèi)的儲熱介質(zhì)加熱到750 ℃以上。當(dāng)用熱時，風(fēng)機運轉(zhuǎn)，使空氣流動通過蓄熱體，將蓄熱體中的熱量換出成為高溫?zé)峥諝?，通過板式換熱器進(jìn)行汽—水換熱，將換熱的水加熱，用于用戶供暖，風(fēng)機再將通過換熱器換熱后的低溫度熱風(fēng)送回蓄熱室。其工藝流程圖如圖2所示。

3.2 熱源方案的初投資比較

初投資為電鍋爐供暖系統(tǒng)各部分投資之和，包括基本設(shè)備費和安裝費。基本設(shè)備主要是指鍋爐、蓄熱水箱、水泵、板式換熱器、增加設(shè)備用房等。根據(jù)項目的實際情況，可以對LCC原理進(jìn)行簡化[3]，只考慮鍋爐、蓄熱水箱、水泵(只考慮蓄熱水泵)、板式換熱器。安裝費主要包括設(shè)備的裝配費和調(diào)試費，在本工程中兩種方案均不考慮此項。

3.2.1 設(shè)備選型計算

本工程按熱指標(biāo)進(jìn)行熱負(fù)荷計算，根據(jù)張家口的氣候特征及建筑使用性質(zhì)，將8:00～22:00用蓄熱水箱供暖的時間分為8:00～18:00，18:00～22:00兩個階段，熱指標(biāo)分別為q8～18=80 W/m2,q18～22=60 W/m2，22:00～8:00熱指標(biāo)取為q22～8=50 W/m2。根據(jù)文獻(xiàn)[4]中的相關(guān)公式計算得到鍋爐計算功率為652 kW，蓄熱水箱體積為103 m3。

3.2.2 電鍋爐水蓄熱系統(tǒng)的造價

由圖1可知電鍋爐水蓄熱系統(tǒng)的設(shè)備組成，經(jīng)市場調(diào)研，鍋爐的購置成本按418.7元/kW、蓄熱水箱的購置成本按1 750元/m3，水泵購置成本按3 545.5元/kW，板式換熱器成本按1 000元/kW計算。

電鍋爐水蓄熱系統(tǒng)的造價見表1。

表1 電鍋爐水蓄熱系統(tǒng)造價

3.2.3 電鍋爐固體蓄熱系統(tǒng)造價

結(jié)合圖2，在本工程中電鍋爐固體蓄熱系統(tǒng)初投資只考慮固體電鍋爐、風(fēng)機、板式換熱器。經(jīng)市場調(diào)研，風(fēng)機、板式換熱器的價錢包括在固體電鍋爐里，其綜合單價為1 350元/kW。電鍋爐固體蓄熱系統(tǒng)的初投資見表2。

表2 電鍋爐固體蓄熱系統(tǒng)造價

從熱源設(shè)備的初投資來看，電鍋爐水蓄熱系統(tǒng)初投資較小。

3.3 熱源方案的年運行費用比較

系統(tǒng)的運行費用包括電費、水費等。在本工程中只考慮運行費用的主要部分——電費，其包括電鍋爐、水泵、板式換熱器、風(fēng)機等的運行電費。兩種方案中，鍋爐、循環(huán)水泵、板式換熱器的電費相近，本工程中不做考慮。

3.3.1 電鍋爐水蓄熱系統(tǒng)的年運行費用

電鍋爐水蓄熱系統(tǒng)只考慮蓄熱水泵的年運行費用。根據(jù)市場調(diào)查，張家口峰電電價(8:00～22:00)0.52元/(kW·h)，谷電電價(22:00～8:00)0.15元/(kW·h)。電鍋爐水蓄熱系統(tǒng)的年運行費用見表3。

表3 電鍋爐水蓄熱系統(tǒng)的年運行費用

3.3.2 電鍋爐固體蓄熱系統(tǒng)的年運行費用

本系統(tǒng)只考慮風(fēng)機的年運行費用。電鍋爐固體蓄熱系統(tǒng)的年運行費用見表4。

表4 電鍋爐固體蓄熱系統(tǒng)的年運行費用

3.4 維護(hù)成本

維護(hù)成本M包括人工費和維修費，人工費可以根據(jù)當(dāng)?shù)氐墓べY標(biāo)準(zhǔn)進(jìn)行估算，維修費可按照設(shè)備購置費的2%計算。該工程配備2名技術(shù)人員、2名維修人員及2名操作人員，每月工資為3 000元。

3.5 殘值

本項目中殘值按系統(tǒng)初投資的4%計算。

3.6 壽命周期成本

假設(shè)水蓄熱電鍋爐、固體蓄熱電鍋爐設(shè)備的使用年限為15年，折現(xiàn)率按8%計算。按照建立的壽命周期成本計算模型對各方案進(jìn)行成本計算，見表5。

表5 兩種熱源方案全壽命周期費用 萬元

計算結(jié)果可知，電鍋爐水蓄熱系統(tǒng)的初投資比電鍋爐固體蓄熱系統(tǒng)小的多，但是在使用年限為15年的全壽命周期內(nèi)，電鍋爐水蓄熱式系統(tǒng)的壽命周期成本略低于電鍋爐固體蓄熱式系統(tǒng)的壽命周期成本。

4 結(jié)語

1)基于LCC評價方法對電鍋爐供暖系統(tǒng)進(jìn)行評價，建立了壽命周期成本計算模型，計算壽命周期成本，以壽命周期成本最小為目標(biāo)，優(yōu)選電鍋爐供暖方案。

2)將建立的壽命周期成本計算模型應(yīng)用于實際工程中，結(jié)果表明，電鍋爐水蓄熱系統(tǒng)的初投資比電鍋爐固體蓄熱系統(tǒng)小的多，但是在使用年限為15年的全壽命周期內(nèi)，電鍋爐水蓄熱式系統(tǒng)的壽命周期成本與電鍋爐固體蓄熱式系統(tǒng)的壽命周期成本相差不大。在該項目中，考慮到實際情況，優(yōu)先選擇電鍋爐水蓄熱系統(tǒng)這種方案。

[1] 壽青云，陳汝東.壽命周期成本分析在區(qū)域供冷供暖評價的應(yīng)用[J].煤氣與熱力，2006，26(4)：51-52.

[2] 張朝輝，李 霞，端木琳，等.區(qū)域供冷供暖冷熱源方案的壽命周期成本分析[J].建筑科學(xué)，2007，23(4)：74-77.

[3] 房華榮.基于壽命周期成本(LCC)的暖通空調(diào)方案選擇的應(yīng)用研究[D].西安：長安大學(xué)，2007.

[4] 滕 力.03R102蓄熱式電鍋爐房設(shè)計施工圖集[Z].北京：中國建筑標(biāo)準(zhǔn)設(shè)計研究院，2003.

[5] 劉衛(wèi)東,潘廣旭,王曉梅,等.基于生命周期成本理論的電鍋爐供暖方案優(yōu)選方法研究[J].科技創(chuàng)新與應(yīng)用，2017(5)：30-32.

[6] 胡松濤，等.固體蓄熱式電鍋爐在青島某辦公建筑空調(diào)系統(tǒng)中的應(yīng)用[J].暖通空調(diào)HV&AC，2015,45(15)：25-29.

Economic analysis of electric boiler heating system for a boiler reconstruction project

Huang Cuicui Zhang Lijiao

(CollegeofHebeiUniversityofArchitecture,Zhangjiakou075000,China)

In order to analyze the economy of the electric boiler heating system of the boiler room renovation project of a toll station in Zhang-Shi expressway, a life cycle cost calculation model is established. The minimum cost of life cycle is the decision criterion, and the electric boiler heating scheme is preferred. According to the actual situation of the project, the electric boiler boiler heat storage system and the electric boiler thermal storage system are analyzed. The results show that the initial investment of the electric boiler heat storage system is much smaller than the initial investment of the thermal storage system of the electric boiler. Cycle cost is slightly less than the latter’s life cycle cost, should use electric boiler water storage system heating.

electric boiler, economy, life cycle cost

1009-6825(2017)22-0186-03

2017-05-26

黃翠翠(1993- )，女，在讀碩士

TU833.1

A