柴雁鵬 山西潞安工程勘察設(shè)計(jì)咨詢有限責(zé)任公司

1 引言

由于環(huán)保政策要求日趨嚴(yán)格，各地的小型燃煤鍋爐被陸續(xù)淘汰，冬季供熱成為影響民生的重要問(wèn)題。為滿足環(huán)保要求，各建設(shè)單位一直在致力尋找經(jīng)濟(jì)合理的熱源進(jìn)行代替。近年來(lái)，市場(chǎng)上出現(xiàn)了五花八門(mén)的供熱設(shè)備，例如超低溫空氣源熱泵、電磁鍋爐、量子能電鍋爐、模塊式燃?xì)忮仩t等。各類型的供熱設(shè)備廠家對(duì)自己的產(chǎn)品也是極力宣傳，從環(huán)保、節(jié)能、運(yùn)行經(jīng)濟(jì)性等方面體現(xiàn)自身設(shè)備的優(yōu)越性，使建設(shè)單位眼花繚亂、無(wú)從下手選擇。

在選擇供熱方式的影響因素中，供熱方式運(yùn)行的經(jīng)濟(jì)性是選擇供熱方式的重要依據(jù)，通過(guò)客觀的計(jì)算，對(duì)不同供熱方式熱源的經(jīng)濟(jì)性進(jìn)行比較，再結(jié)合建設(shè)單位和建設(shè)地點(diǎn)的實(shí)際情況，最終選擇對(duì)建設(shè)單位來(lái)說(shuō)最合理的供熱方式。

2 常見(jiàn)供熱熱源方式

供熱的方式有很多，市場(chǎng)上也有很多生產(chǎn)供熱設(shè)備的廠家。但是無(wú)論設(shè)備廠家如何包裝宣傳，從供熱原理來(lái)說(shuō)，除燃煤鍋爐房外，常見(jiàn)的供熱方式包括集中供熱管網(wǎng)、燃?xì)忮仩t房、電鍋爐房、熱泵系統(tǒng)。集中供熱管網(wǎng)多為熱電廠的余熱管網(wǎng)，用熱單位直接引入其供熱管道，通過(guò)熱力站等設(shè)施后供用戶使用；燃?xì)忮仩t是指用天然氣作為燃料的鍋爐；電鍋爐是指將電能直接轉(zhuǎn)換為熱能的設(shè)備；熱泵系統(tǒng)是充分利用低品位熱能的裝置。

3 年耗熱量計(jì)算

本文以山西省長(zhǎng)治市襄垣縣作為計(jì)算的供熱地點(diǎn)，供熱熱負(fù)荷按10MW（假設(shè)該部分負(fù)荷均為建筑采暖熱負(fù)荷）進(jìn)行計(jì)算。根據(jù)CJJ 34—2010《城鎮(zhèn)供熱管網(wǎng)設(shè)計(jì)規(guī)范》3.2.1公式，采暖年耗熱量按下式計(jì)算：

式中：

Qa— —全年耗熱量（GJ）；

N— —采暖天數(shù)（d），采暖天數(shù)為131d；

Qh— —設(shè)計(jì)熱負(fù)荷（kW）；

ti— —采暖室內(nèi)計(jì)算溫度（℃），按20℃計(jì)算；

ta——冬季室外平均溫度（℃），取-1.3℃；

to——采暖室外計(jì)算溫度（℃），取-12℃；

經(jīng)計(jì)算，年耗熱量為75338.1GJ。

4 不同供熱方式熱源費(fèi)用計(jì)算

4.1 集中供熱管網(wǎng)

集中供熱管網(wǎng)是利用供熱管線，將供熱管網(wǎng)的熱媒引至供熱地點(diǎn)。目前，集中供熱的收費(fèi)方式主要是按熱量收費(fèi)，即按每年實(shí)際耗熱量進(jìn)行計(jì)費(fèi)。根據(jù)市場(chǎng)調(diào)查，長(zhǎng)治市襄垣地區(qū)的收費(fèi)標(biāo)準(zhǔn)約為45元/GJ，根據(jù)上述年耗熱量計(jì)算結(jié)果，集中供熱的年熱源費(fèi)用約為45×75338.1=339.0萬(wàn)元。

4.2 燃?xì)忮仩t房

燃?xì)忮仩t顧名思義是指以天然氣為原料的鍋爐，天然氣燃燒所產(chǎn)生的熱能來(lái)加熱鍋爐的媒介。燃?xì)忮仩t房的熱源費(fèi)用為所消耗天然氣的費(fèi)用，因此需根據(jù)設(shè)計(jì)年耗熱量計(jì)算出天然氣的耗氣量。天然氣耗氣量根據(jù)下式計(jì)算：

式中：

V——天然氣耗氣量（m3）；

Qa——全年耗熱量（GJ）；

η——鍋爐熱效率，按90%計(jì)算；

q— —天然氣熱值，標(biāo)準(zhǔn)狀態(tài)下天然氣熱值為8400大卡，合0.035GJ。

經(jīng)計(jì)算，整個(gè)采暖季所需消耗的天然氣體積約為239.2萬(wàn)方，天然氣價(jià)格按4元/m3計(jì)算，采用燃?xì)忮仩t房供熱每個(gè)采暖季熱源費(fèi)用為4×239.2=956.8萬(wàn)元。當(dāng)然，由于天然氣的價(jià)格根據(jù)市場(chǎng)的變動(dòng)在不斷波動(dòng)，本次計(jì)算是以近些年襄垣地區(qū)的平均氣價(jià)進(jìn)行的計(jì)算。

4.3 電鍋爐房

電鍋爐是以電力為能源，將其轉(zhuǎn)換為熱能的裝置。電鍋爐的熱源費(fèi)用為所消耗的電能，無(wú)論采用何種形式的電加熱設(shè)備，要獲得足夠的熱量，在理想狀態(tài)下，必須消耗等量的電能（1kW·h=3600kJ）。電鍋爐轉(zhuǎn)換效率按95%計(jì)算，采暖年耗熱量為75338.1GJ時(shí)，需消耗電能79303.3GJ，合計(jì)2202.9萬(wàn)kW·h。供電費(fèi)用按0.75元/度計(jì)算，采暖季采暖所需的供電費(fèi)用為0.75×2202.9=1652.2萬(wàn)元。

4.4 熱泵系統(tǒng)

常見(jiàn)的熱泵系統(tǒng)有空氣源熱泵、水源熱泵、地源熱泵，熱泵是一種充分利用低品位熱能的高效節(jié)能裝置，利用電能使熱量從低溫物體流向高溫物體的裝置。不同熱泵在供熱工況下的能效比不同，地源熱泵和水源熱泵在供熱工況下的能效比約為4；空氣源熱泵在供熱工況下的能效比受室外環(huán)境溫度影響較大，室外溫度良好時(shí)（12℃左右），其能效比可達(dá)4左右，室外溫度較低時(shí)（-12℃左右），其能效比僅為2。本次計(jì)算以其最高能效比來(lái)作為計(jì)算依據(jù)，即能效比為4時(shí)，采暖年耗熱量為75338.1GJ，需消耗電能18834.5GJ，合計(jì)523.2萬(wàn)kW·h。供電費(fèi)用按0.75元/度計(jì)算，則熱泵采暖季采暖所需的供電費(fèi)用為0.75×523.2=392.4萬(wàn)元。

5 結(jié)論

根據(jù)上述計(jì)算結(jié)果可知，在不同的供熱方式中，采用集中供熱管網(wǎng)的方式熱源費(fèi)用最低，熱泵系統(tǒng)次之，然后是燃?xì)忮仩t，采用電鍋爐加熱方式的熱源費(fèi)用最高，在選擇熱源時(shí)，集中供熱管網(wǎng)的優(yōu)先級(jí)就最高，當(dāng)然這也只是在選擇供熱方式時(shí)需考慮的因素之一。

影響選擇供熱方式的因素還有很多，例如初投資費(fèi)用、供氣和供電狀況、建設(shè)地水環(huán)境和地質(zhì)狀況等。舉個(gè)簡(jiǎn)單的例子，多數(shù)中小型企業(yè)距離城市較遠(yuǎn)，附近無(wú)集中供熱管網(wǎng)，那么就要考慮其他供熱方式，根據(jù)上述計(jì)算結(jié)果，除供熱管網(wǎng)外，費(fèi)用較低的就是熱泵系統(tǒng)，但熱泵系統(tǒng)也有出水溫度較低的缺點(diǎn)，是否能滿足供熱需求；選擇燃?xì)忮仩t是否有穩(wěn)定的供氣氣源，選擇電鍋爐是否有足夠的供電負(fù)荷等。

供熱問(wèn)題是關(guān)乎民生的重大問(wèn)題，不僅關(guān)系著建設(shè)單位的經(jīng)濟(jì)投入，更是關(guān)系著職工百姓的生活質(zhì)量。選擇熱源，首先是要能滿足建設(shè)單位的供熱要求，在此基礎(chǔ)上再考慮熱源費(fèi)用等因素，不要盲目的從眾選擇，了解供熱的基本原理，掌握大概的經(jīng)濟(jì)費(fèi)用，才能做出正確的選擇。