劉 權，趙麗麗

（1.沈陽市城市公用事業(yè)發(fā)展中心，遼寧 沈陽 110014；2.沈陽欣榮基建筑工程有限公司，遼寧 沈陽 110014）

近幾年，遼寧省正在積極推進冬季清潔取暖，完善“煤改電”供暖政策，擴大“煤改電”供暖范圍，加快淘汰燃煤小鍋爐。2018 年 10月，遼寧省人民政府發(fā)布《遼寧省打贏藍天保衛(wèi)戰(zhàn)三年行動方案（2018 ～2020 年)》，指出大力推進清潔取暖。2018 年清潔取暖率達到 40%，2019 年達到 44%，2020 年達到49%。該方案提出積極推廣電供暖，科學發(fā)展熱泵供暖，鼓勵推進蓄熱電蓄熱鍋爐等蓄熱式電供暖方式。

沈陽市人民政府辦公廳于 2014 年 5 月 3日發(fā)布了關于嚴格控制燃煤熱源的通知，要求根據(jù)《中華人民共和國節(jié)約能源法》、《中華人民共和國大氣污染防治法》、《國務院關于印發(fā)大氣污染防治行動計劃的通知》（國發(fā)〔2013〕37 號）、《關于印發(fā)沈陽市“十二五”節(jié)能減排綜合性工作方案的通知》（沈政發(fā)〔2012〕26 號）、《沈陽市藍天工程實施方案》等規(guī)定，嚴格控制我市燃煤熱源建設。此外沈陽市還頒布了城建資金支持燃煤鍋爐清潔能源改造項目實施流程， 從資金上支持新能源項目。

以遼寧大廈項目為例，遼寧大廈為集住宿、餐飲、會議、綜合服務為一體的多功能新型四星級商務酒店，占地面積10 萬㎡，后經改建內部功能，夏季空調面積按56000 ㎡，冬季實際采暖面積按66000 ㎡計算。遼寧大廈項目的運行結果充分證明了多能互補系統(tǒng)的適用性及優(yōu)勢，為未來其他項目的新能源利用起到了示范性作用。

1 改造前項目冷、熱源基本狀況

1.1 熱源情況

改造前遼寧大廈（含老干部活動中心、友誼花園）有4 臺10 t 蒸汽鍋爐，已經投入運行14 年，基本滿足供冷、供熱、供生活熱水的要求，但其運行費用每年都在上升，原設計2 用2 備的鍋爐在最冷月時必須開啟三臺機組才能保證大廈正常運營，鍋爐運行效率低于50%，每年運行費用僅燃煤一項就超過600 萬，運煤人工費80 萬元，值班人工費35 萬元，水質檢測人工費12 萬元，每年維修成本50～60萬元不等，其他制冷系統(tǒng)運行、生活熱水運行、鍋爐風機運行、鏟車運行及煙塵處理費用等總運行費用合計約1000 萬元。

遼寧大廈的燃煤鍋爐排放指標嚴重超標，對環(huán)境污染嚴重，并收到了環(huán)保相關部門的處罰通知。煤場堆放也造成環(huán)境污染，尤其鏟車上煤及出渣的運輸過程中均產生噪音，且附近居民（友誼花園、鳳凰國際公寓）也多次投訴，給遼寧大廈造成了很大壓力。

1.2 冷源情況

遼寧大廈3 臺蒸汽吸收式溴化鋰冷水機組基本滿足夏季制冷需求，其中一臺溴化鋰機組已使用14 年，制冷量衰減嚴重，維修率高。每年所有溴化鋰機組均需要進行真空度及溶液濃度的維護，且利用鍋爐提供的蒸汽作為動力，制冷效率遠低于市場上的常規(guī)壓縮式制冷。夏季附近居民或部分單位的某些建筑均開啟外窗，鍋爐燃燒產生的煙氣、灰塵嚴重影響生活及辦公環(huán)境，尤其友誼花園的居民還要受運煤、運渣鏟車噪音的影響。

2 項目節(jié)能改造的技術路線及運行策略

2.1 項目節(jié)能改造實施的技術路線

遼寧大廈作為賓館項目，對能源的需求為：夏季制冷（空調），冬季制熱（空調及散熱器），全年生活熱水供應，全年廚房及洗衣機房蒸汽供應。目前，沈陽市場應用的清潔能源及可再生能源有以下幾種形式：天然氣、地下（表）水（或污廢水）源熱泵、土壤源熱泵、太陽能及電蓄熱等。遼寧大廈有足夠的園區(qū)面積，所在地區(qū)為富水區(qū)，水文地質勘察測試后具備水源熱泵使用條件。參照《 民 用建 筑 供 暖 通 風 與 空 氣 調 節(jié) 設 計 規(guī) 范 》GB50736-2012 第 8.1.1 條的規(guī)定，以及各種能源運行費及環(huán)保屬性綜合對比，水源熱泵為最佳能源方案形式。但因地鐵線從遼寧大廈園區(qū)內經過，50 m 范圍保護線不設置水源井，因此打井數(shù)量受限，可打井數(shù)量僅能滿足空調的夏季制冷和冬季供暖需求，而不能為大廈的散熱器采暖系統(tǒng)提供熱量。此時，沈陽市響應遼寧省號召，正大力推進冬季清潔取暖，完善“煤改電”供暖政策，擴大“煤改電”供暖范圍，使遼寧大廈能夠享受低谷電優(yōu)惠政策。因此，上述冬季供暖不足部分采用了低谷電蓄熱進行補充，而生活熱水則采取了更環(huán)保的太陽能利用系統(tǒng)。但因沈陽市太陽能照度原因以及雨雪天氣等情況，太陽能不能獨立滿足大廈生活熱水需求，則需水源熱泵和低谷電蓄熱鍋爐根據(jù)實際需求作為生活熱水的備用熱源使用，同時利用天然氣作為廚房及洗衣機房的蒸汽熱源。

最終，遼寧大廈經過多種能源形式的對比，從可行性、初投資、運行費，到后期維護保養(yǎng)等多方面因素的論證，節(jié)能改造最終選擇了以地源熱泵為主的綜合能源利用、多能互補的技術路線。

2.2 項目運行策略

本項目在運行時，應以運行費用最低為原則，決定各種能源選擇的主次順序。同樣制熱1000kW，消耗不同熱值的各個能源所需要的運行費用如下表：

表1 不同能源制熱 1000kW 費用對比表

根據(jù)實際測算的能源費用排序而確定的具體能源運行策略為：供熱優(yōu)先啟動水源熱泵系統(tǒng)，其次為低谷電蓄熱系統(tǒng)； 而生活熱水的制取優(yōu)先使用太陽能系統(tǒng)，其次為水源熱泵系統(tǒng)，最后為低谷電蓄熱系統(tǒng)；蒸汽系統(tǒng)為單獨供能系統(tǒng)，由天然氣作為熱源。夏季除制冷外，其他系統(tǒng)均同此原則。此外，由于水源井數(shù)量有限， 因此供暖季水源熱泵最多兩臺機組同時運行。

3 改造后項目冷、熱源狀況及分析

本次遼寧大廈燃煤鍋爐拆除后，友誼花園接入市政熱網系統(tǒng)，不再由遼寧大廈供給熱源，老干部活動中心冷、熱源與遼寧大廈分開設置，系統(tǒng)配置原理相同。

遼寧大廈進行冷、熱源改造后，利用清潔能源替代了燃煤鍋爐，提高了夏季制冷、冬季供暖質量的同時，減少了運行人員的人數(shù)和勞動強度，而且更重要的是在節(jié)能、經濟性及環(huán)境保護方面均取得了顯著成效。

3.1 節(jié)能分析

評價一個系統(tǒng)的節(jié)能效益，最直觀的評判方法就是計算其能源消耗量，能源消耗少則說明系統(tǒng)更加節(jié)能。本次選取全年運行數(shù)據(jù)進行計算，下表做出了遼寧大廈一年中各系統(tǒng)的耗能和供能量數(shù)據(jù)（具體數(shù)據(jù)見表2），以及每年清潔能源耗電量折合的標準煤數(shù)量（具體數(shù)據(jù)見表3）。

表2 各系統(tǒng)耗能及供能量表

表3 全年清潔能源耗電量折合標準煤量表

通過計算可以得出，多能互補系統(tǒng)與原燃煤鍋爐系統(tǒng)相比，每年能節(jié)約標準煤約1977 t。

3.2 經濟性分析

熱泵系統(tǒng)的經濟效益取決于多種因素，不同地區(qū)的氣候、水文地質條件，不同能源結構及價格等都將直接影響到其經濟性。為了更好地推廣使用多能互補式熱泵系統(tǒng)，就需要對該系統(tǒng)在某一地區(qū)的工程應用進行初投資、運行維護費用分析以及不同供暖方式的對比分析，對其經濟效益做出合理評價，以進一步保證該系統(tǒng)在這一地區(qū)應用的可行性。

通過計算，多能互補系統(tǒng)與原燃煤鍋爐系統(tǒng)相比，年運行費用節(jié)省約 340 萬元，具體數(shù)據(jù)見表4。

表4 改造前、后全年運行費用對比表

改造后，無需再進行煤的運輸及存放、除渣等工序，節(jié)省了儲存空間以及大量的人力、物力，同時還能享受沈陽市水源熱泵優(yōu)惠電價政策。

3.3 環(huán)境評價

根據(jù)《可再生能源建筑應用工程評價標準》中對熱泵系統(tǒng)環(huán)境效益的說明，由溫室氣體（CO2）、污染氣體（SO2）和粉塵減排量等指標評價系統(tǒng)的環(huán)境效益。同節(jié)能效益評價類似，環(huán)境效益評價同樣根據(jù)可替代標準煤量進行計算，具體數(shù)據(jù)見表5。

表5 改造后全年系統(tǒng)減排量

本項目主要能源為可再生能源，其次為清潔能源，改造后不再產生煙氣及灰塵，不僅解決了周圍居民為灰塵及煙氣所困擾的問題，且減少了對大氣的污染，為沈陽市的藍天工程出了一份力，也為新能源替代燃煤鍋爐改造工程樹立了一個樣板工程。

4 結語

本項目是以地源熱泵為主，其他能源為輔的新能源利用形式，沈陽市在建及改造項目往往在能源選擇時，因地源熱泵不能完全滿足需求而遭到否定，改換其他能源形式，但在后期運行時，地源熱泵的經濟性又是其他能源無法相媲美的。本項目進行新能源改造后，多種能源共存，多能互補，整體節(jié)能效果顯著，并具有可復制性。多種能源共存的形式打破了以往單一能源不能解決所有用能需求即遭否定的思路，利用不同能源各自的優(yōu)勢互相彌補各自的劣勢，充分發(fā)揮了多能互補系統(tǒng)的優(yōu)勢，值得廣泛應用。