李 磊 (合肥熱電集團(tuán)有限公司,安徽 合肥 230000)
合肥位于夏熱冬冷地區(qū),夏季炎熱,冬季寒冷,2020年底新發(fā)布的《合肥市城市集中供熱管理?xiàng)l例》中規(guī)定:“供熱企業(yè)一般應(yīng)當(dāng)每年12月5日至次年3月5日向居民用戶供熱;每年6月5日至當(dāng)年9月5日向居民用戶供冷?!钡歉鶕?jù)天氣情況,實(shí)際每年的供冷季和采暖季的時(shí)間都比條例規(guī)定的時(shí)間要長(zhǎng),條例規(guī)定的制冷季每年的時(shí)間為90天,但合肥一般在每年的5月中下旬就開(kāi)始集中供冷,9月中下旬供冷季結(jié)束,實(shí)際集中供冷時(shí)間長(zhǎng)達(dá)120天左右,每年實(shí)際集中供熱時(shí)間約為100天。
基于供冷期比供暖期長(zhǎng)的實(shí)際情況,而且合肥沒(méi)有北方城市的供暖期長(zhǎng),在合肥地區(qū)實(shí)施熱電聯(lián)產(chǎn)集中供熱,為了提高管網(wǎng)和設(shè)備的綜合利用率,所以才逐步發(fā)展利用熱電聯(lián)產(chǎn)進(jìn)行集中供冷,整個(gè)城市的集中供熱管網(wǎng)選擇為蒸汽管網(wǎng),覆蓋所有的工商業(yè)及居民用戶。截至2020年底,合肥熱電集團(tuán)每年蒸汽的供應(yīng)量為466.73萬(wàn)噸,年發(fā)電量為5.56億kW·h;自營(yíng)6個(gè)熱源廠,還有2個(gè)外購(gòu)熱電廠,自營(yíng)的燃煤鍋爐總數(shù)為19臺(tái),鍋爐的總?cè)萘?915t/h;發(fā)電機(jī)組共14臺(tái)套,裝機(jī)容量為174MW;服務(wù)的各類工商業(yè)用戶合計(jì)410家,服務(wù)居民用戶為12萬(wàn)戶;供熱總面積為2500萬(wàn)m2,其中地源熱泵為主的區(qū)域能源供能面積近200萬(wàn)m2。
小區(qū)蒸汽集中供冷(熱)系統(tǒng)原理圖
合肥從2004年開(kāi)始試點(diǎn)住宅小區(qū)的集中供冷(熱),從南國(guó)花園小區(qū)開(kāi)始。小區(qū)建筑面積17.7萬(wàn)m2,總住戶1249戶,設(shè)計(jì)集中供熱供冷,還有一年四季的生活熱水。熱源采用市政蒸汽管網(wǎng),由義井路接蒸汽支線進(jìn)入小區(qū),作為蒸汽型溴化鋰吸收式制冷機(jī)組的熱源,進(jìn)入機(jī)組的蒸汽壓力為0.6MPa,在小區(qū)內(nèi)部設(shè)置獨(dú)立的地下室制冷供熱機(jī)房一座,夏季利用蒸汽型溴化鋰吸收式制冷機(jī)組提供7℃的冷凍水供水,經(jīng)過(guò)庭院二次管網(wǎng)的輸送,至各居住用戶末端的風(fēng)機(jī)盤(pán)管,循環(huán)后12℃的冷凍水回到機(jī)組當(dāng)中;冬季由蒸汽進(jìn)入汽水換熱器換熱后提供60℃的采暖供水,經(jīng)過(guò)庭院二次管網(wǎng)的輸送,至各居住用戶末端的風(fēng)機(jī)盤(pán)管,循環(huán)后50℃的采暖回水回到換熱器;生活熱水采用容積式換熱器,設(shè)計(jì)出水溫度為60℃,通過(guò)循環(huán)水泵輸送到各居民用戶家中的用水設(shè)備。
居住用戶除去衛(wèi)生間外,每個(gè)房間的末端設(shè)備為風(fēng)機(jī)盤(pán)管,每個(gè)風(fēng)機(jī)盤(pán)管的回水支管上都設(shè)置電動(dòng)二通閥,可以對(duì)房間溫度進(jìn)行獨(dú)立的控制;入戶為三根水管,分別為供冷(熱)供水、供冷(熱)回水以及生活熱水供水,在入戶的供冷(熱)供水支管上依次設(shè)置關(guān)斷球閥、Y型過(guò)濾器、計(jì)量用冷熱量表和鎖閉閥,供冷(熱)回水支管上設(shè)置關(guān)斷球閥和測(cè)溫球閥,所有居民用戶的供熱供冷的用量采用冷熱量表進(jìn)行計(jì)量,生活熱水供水上設(shè)置熱水表進(jìn)行計(jì)量。
由于當(dāng)初為合肥市第一個(gè)集中供冷(熱)的小區(qū),在設(shè)計(jì)、施工以及運(yùn)行上都沒(méi)有相應(yīng)的參考及相關(guān)的經(jīng)驗(yàn),導(dǎo)致后期存在一些問(wèn)題,具體如下。
①設(shè)計(jì)制冷機(jī)組偏大的問(wèn)題。按照當(dāng)時(shí)的設(shè)計(jì)和安裝,設(shè)計(jì)選用3臺(tái)一樣大小的蒸汽型溴化鋰吸收式制冷機(jī)組,每臺(tái)參數(shù)為300萬(wàn)大卡,按照建筑面積折合單平方冷指標(biāo)為60W/m2,設(shè)計(jì)選用2臺(tái)260萬(wàn)大卡和1臺(tái)125萬(wàn)大卡汽水熱交換器,折合單平方熱指標(biāo)為42W/m2。至目前為止,經(jīng)過(guò)十幾年的入住,南國(guó)花園小區(qū)的用戶使用率為89.3%,已經(jīng)入住率算比較高的小區(qū)了,但是夏季只在最熱的時(shí)候才會(huì)開(kāi)兩臺(tái)供冷機(jī)組,一般情況下只會(huì)開(kāi)一臺(tái),三臺(tái)蒸汽型溴化鋰吸收式制冷機(jī)組存在設(shè)計(jì)指標(biāo)偏大的問(wèn)題,設(shè)備利用率和使用效率偏低。
②機(jī)房的設(shè)計(jì)問(wèn)題。由于機(jī)房的地下室位置在小區(qū)的中央,機(jī)房不在住宅的正下方,但是與上方住宅的結(jié)構(gòu)有連接,雖然機(jī)房采取了降噪措施,雖然噪聲指標(biāo)達(dá)標(biāo),但是仍然有低頻噪音通過(guò)結(jié)構(gòu)傳至住宅區(qū)域,引起居住用戶的相關(guān)投訴。
③生活熱水問(wèn)題。當(dāng)時(shí)上集中生活熱水設(shè)備是考慮為提升居住用戶的生活品質(zhì),但是隨著時(shí)間的運(yùn)行,發(fā)現(xiàn)集中生活熱水有一定的弊端,集中生活熱水需要24h進(jìn)行供應(yīng),循環(huán)泵需要24h運(yùn)行,能耗大,在輸送時(shí)會(huì)有熱量的損失,在夜間低用量時(shí)的損耗更大,而且由于循環(huán)只能到達(dá)立管不能到達(dá)用水點(diǎn),用戶在使用過(guò)程中會(huì)放一定量的冷水才能出熱水,有一定的計(jì)量糾紛,而且在過(guò)渡季節(jié)蒸汽支線的熱損也較大。
④運(yùn)行維護(hù)問(wèn)題。目前集中供冷(熱)的站房相對(duì)于單集中供熱的機(jī)房復(fù)雜程度更高,傳統(tǒng)的集中供熱站可以實(shí)現(xiàn)無(wú)人值守自動(dòng)控制,但是集中供冷站房設(shè)備復(fù)雜,自控要求更高,需要更高素質(zhì)的人員去站房進(jìn)行控制和運(yùn)行。
合肥集中供冷(熱)經(jīng)過(guò)十幾年的發(fā)展,截至2020年底,合肥采用市政蒸汽進(jìn)行集中供冷(熱)的小區(qū)12個(gè),共計(jì)17517戶,建筑面積為213.68萬(wàn)m2,這里面不包括采用地源熱泵區(qū)域能源以及單獨(dú)的地源熱泵供冷(熱)的小區(qū),具體數(shù)據(jù)見(jiàn)下表。
合肥目前集中供熱的收費(fèi)情況按照面積計(jì)費(fèi)供熱的建筑面積144m2以內(nèi)(含144m2)的,執(zhí)行第一階梯供熱價(jià)格為21.5元/m2,建筑面積144m2以上的部分,執(zhí)行第二階梯供熱價(jià)格23元/m2。按計(jì)量表計(jì)費(fèi)的供熱的基本熱價(jià)為9.5元/m2,計(jì)量熱價(jià)為0.15元/kW·h基本熱價(jià)不可抵扣使用費(fèi),計(jì)量熱價(jià)為0.35元/kW·h基本熱價(jià)可以抵扣使用費(fèi)。經(jīng)過(guò)統(tǒng)計(jì),采用按照計(jì)量收費(fèi)用戶采暖的使用費(fèi)一個(gè)采暖季大約為16±2元/m2,比按照面積的第一階梯供熱價(jià)格為21.5元/m2中位值低25.5%。
合肥市熱電聯(lián)產(chǎn)住宅集中供熱(冷)用戶使用統(tǒng)計(jì)表
合肥集中供冷(熱)從南國(guó)花園小區(qū)最先開(kāi)始全部都采用按照表計(jì)進(jìn)行計(jì)量,經(jīng)統(tǒng)計(jì)2020年全年平均家庭的使用費(fèi)約為2627元,平均建筑面積供熱價(jià)格為26元/m2,含一個(gè)采暖和制冷季的總費(fèi)用,由于生活習(xí)慣以及供熱系統(tǒng)形式的不同,相比于傳統(tǒng)單采暖,使用風(fēng)機(jī)盤(pán)管的居住用戶要比使用面積居住用戶費(fèi)用低很多。
在后面的新建的集中供冷(熱)小區(qū)在初始開(kāi)始進(jìn)行設(shè)計(jì)的時(shí)候就盡量考慮前期發(fā)生的問(wèn)題。最初只有南國(guó)花園和元一濱水城兩個(gè)小區(qū)配套建設(shè)集中生活熱水,后續(xù)建設(shè)所有的集中供冷(熱)小區(qū)都再?zèng)]有進(jìn)行建設(shè)。
在集中供冷(熱)小區(qū)機(jī)房設(shè)計(jì)的前期就和土建的設(shè)計(jì)院進(jìn)行配合,優(yōu)化站房的選址位置,盡量選用地下車(chē)庫(kù)的角落,局部進(jìn)行加深,考慮后期的設(shè)備維修運(yùn)輸通道,遠(yuǎn)離和居住建筑的上部,減少低頻振動(dòng)。
在機(jī)組的設(shè)計(jì)方面,由于小區(qū)的入住率是一個(gè)逐步增長(zhǎng)的過(guò)程,在交房期的前幾年的入住率相對(duì)較低,如果選擇一樣大機(jī)組就會(huì)使機(jī)組在初始階段在效率非常低的工況之下運(yùn)行,對(duì)運(yùn)行來(lái)講非常的不經(jīng)濟(jì),所以選擇大小匹配的機(jī)組以適應(yīng)這一過(guò)程,例如在后續(xù)建設(shè)的陽(yáng)光里等小區(qū)選擇這一配置,分別為1臺(tái)200萬(wàn)大卡和1臺(tái)400萬(wàn)大卡的蒸汽型溴化鋰吸收式制冷機(jī)組,在負(fù)荷小的時(shí)候開(kāi)小機(jī)組,在負(fù)荷稍大的時(shí)候開(kāi)大機(jī)組,在負(fù)荷最大的時(shí)候兩臺(tái)機(jī)組全開(kāi),盡量保證機(jī)組在最佳工況下運(yùn)行,效率最大化。
在設(shè)計(jì)上按照住宅的圍護(hù)結(jié)構(gòu)進(jìn)行負(fù)荷的計(jì)算,并參考實(shí)際的成熟小區(qū)的實(shí)際運(yùn)行數(shù)據(jù),例如在陽(yáng)光里小區(qū)的按照建筑面積折合單平方冷指標(biāo)為43W/m2,比南國(guó)花園設(shè)計(jì)時(shí)降低了28.3%,并采用全部變頻的水泵,配合管網(wǎng)的優(yōu)化設(shè)計(jì),降低運(yùn)行的能耗。
合肥住宅集中供冷(熱)發(fā)展經(jīng)過(guò)了十幾年的發(fā)展,主要目的是解決特殊地域城市蒸汽熱網(wǎng)在采暖季和其他季節(jié)蒸汽供應(yīng)量差距大的問(wèn)題,提高管網(wǎng)和熱電廠設(shè)備的綜合利用率。在初期建設(shè)和運(yùn)行的時(shí)候存在諸多的問(wèn)題,但隨著時(shí)間的發(fā)展和技術(shù)的進(jìn)步,住宅集中供冷(熱)要控制單個(gè)小區(qū)的建設(shè)規(guī)模,盡量靠近城市熱力主管網(wǎng),不斷進(jìn)行優(yōu)化設(shè)計(jì),降低運(yùn)行的能耗。