劉永富

摘要：分析南方地區(qū)某小區(qū)的集中供暖的型式，尋求合適的供暖方案。

關(guān)鍵詞：南方供暖;水源熱泵;燃氣鍋爐;熱電聯(lián)供

1 背景

“床以外的地方都是遠方，手夠不到的地方都是他鄉(xiāng)，上個廁所都是出差到遙遠的邊疆?！毖胍暶熘鞆V權(quán)無疑是無數(shù)南方人的知音，將他們冬季對暖氣的期待刻畫得淋漓盡致。每到供暖季，關(guān)于南方供暖的呼聲高漲，部分城市的部分地區(qū)已經(jīng)開始集中供暖，本市某小區(qū)售房時也打出集中供暖的廣告吸引購房客。我們就本小區(qū)采用的水源熱泵系統(tǒng)（能源站）、燃氣鍋爐、燃氣熱電聯(lián)產(chǎn)系統(tǒng)的運行能源消耗量及能源費用（估算）作個對比分析。

該小區(qū)一期建筑面積約15萬平方米，總熱負荷約6300KW，供暖全年耗熱量：

Qha=0.0864NQh（ti-ta）/（ti-to，h）

其中Qh=供暖設(shè)計熱負荷6300KW，N=88天（日平均溫度低于8℃的天數(shù)），ti=18℃，ta=5.5℃，to，h=0.3℃。

Qha=33827.8GJ。

2 不同供暖型式的能源消耗分析：

2.1 江水源熱泵系統(tǒng)

冷熱源采用江水源熱泵系統(tǒng)（能源站為整個片區(qū)供能），江水源能源站設(shè)置于距離江邊200m左右，小區(qū)距離能源站2300m，供回水溫度48/39℃，供回水管平均阻力損失70Pa/m。水源熱泵水源側(cè)供回水溫度9/5℃，水源熱泵COP值4.4W/W。能源站內(nèi)設(shè)置熱水泵，該泵揚程克服能源站至換熱站之間的阻力，小區(qū)內(nèi)設(shè)置換熱站，換熱站內(nèi)熱水泵克服換熱站至各戶末端的阻力。

系統(tǒng)耗能估算如下（均按以上工況估算）：

系統(tǒng)側(cè)水泵能耗：系統(tǒng)側(cè)阻力損失約45mH2O，其中包含能源站內(nèi)機組及管道閥門阻力9mH2O，能源站至小區(qū)內(nèi)換熱站阻力32.2mH2O，能源站內(nèi)換熱器3m的阻力損失。平均流量為423.7m3/h。水泵平均效率按75%計算，水泵軸功率為N1=G*H/（367.3ηb）=69KW。電機效率取0.9，水泵總能耗為582.9GJ。

水源側(cè)水泵能耗：水源側(cè)揚程約45m（其中包含取水口至機房的高差20m），水源側(cè)平均流量約940m3/h，水泵平均效率按75%計算，水泵軸功率為N1=G*H/（367.3ηb）=153.6KW。電機效率取0.9，水泵總能耗為1297.6GJ.

機組總能耗為33827.8-/4.4=7688GJ

水源熱泵系統(tǒng)總能耗為9568.5GJ，約2657916.7KW*h。按1元/KW*h計算，能耗部分運行費用約265.8萬元/年。

2.2 小區(qū)內(nèi)設(shè)置燃氣鍋爐

采用天然氣鍋爐供暖，鍋爐房設(shè)置于本小區(qū)內(nèi)，鍋爐效率按95%計算，鍋爐至末端輸送能耗與水源熱泵空調(diào)系統(tǒng)基本相同。天然氣熱值按35.6MJ/Nm3計算，全年需要消耗1000230.6Nm3天然氣，價格按3.28元/Nm3，能耗部分運行費用約328萬元/年。

2.3 采用熱電聯(lián)供加水源熱泵系統(tǒng)

若采用燃氣熱電聯(lián)供系統(tǒng)，采用發(fā)電效率40%的燃氣內(nèi)燃機或者燃氣輪機發(fā)電機組、熱效率為95%的余熱鍋爐及江水源熱泵系統(tǒng)。系統(tǒng)發(fā)的電為水源熱泵、水泵提供電能，水源熱泵系統(tǒng)也可以直接從電網(wǎng)取電。聯(lián)供系統(tǒng)采用并網(wǎng)運行的方式，優(yōu)先利用余熱供熱。聯(lián)供系統(tǒng)本應(yīng)該根據(jù)逐時負荷曲線計算供熱量及供電量，由于能源站設(shè)計供能面積遠大于本小區(qū)供暖面積，無法正確估算出發(fā)電機合理的容量，發(fā)電機容量滿足按本小區(qū)供暖需求量作為計算值，這種情況為最有利情況。

本系統(tǒng)滿足小區(qū)供能需要消耗的能源計算：

設(shè)需要消耗的能源能量為a

則 ?0.6XaX0.95+0.4XaX4.4=33827.8GJ

解得a=14518.4GJ

在最有利情況下相當(dāng)于需要消耗407819.4Nm3天然氣，價格按3.28元/Nm3，能耗部分運行費用約133.8萬元/年。如考慮發(fā)電機容量大小問題，在負荷較高時刻能源站將使用部分市政電源，運行費用按1.3倍計算，約173.9萬元。

3 結(jié)語

綜合上述分析，從能源消耗費用的角度來說，能源站能采用熱電聯(lián)供的方式所需的能源費用最少，直接在小區(qū)地下室設(shè)置燃氣熱水鍋爐的運行能源費用最高，但是熱電聯(lián)供的初投資肯定最高，小區(qū)內(nèi)設(shè)置燃氣鍋爐的初投資最低。

南方供暖雖然呼聲很高，但是用什么型式供暖，初投資多少，供暖費收取多少，能源消耗會增加多少這些都是需要根據(jù)每個供熱小區(qū)的具體情況作出詳細的深入的分析。不然會出現(xiàn)能源浪費、住戶交不起供暖費用、供暖公司無法維持系統(tǒng)的運營等情況。