廣州市住宅小區供暖方案論證與比較

丁雪 單衍省 段彬彬 周勃

摘要：介紹了廣州市住宅小區采暖的原因，熱源的選擇，供暖系統的設計和經濟可行性分析，為廣州市等非傳統供暖地區的采暖方案提供了借鑒。

關鍵詞：廣州； 供暖； 地表水水源熱泵系統； 地板輻射供暖

以往，我國僅在秦嶺、淮河這條等溫線以北的地區實施城市供暖工程，但隨著經濟的發展和人們生活水平的提高，公眾對居住舒適度和安全性的要求也越來越高，實施南方冬季供暖已得到了絕大多數南方居民的贊成，廣州市便是這些城市之一。廣州市屬南亞熱帶季風氣候區，由于冬季濕冷的氣候條件和建筑物大多只注意通風散熱而忽略了冬季的保暖，致使廣州居民住宅供暖以及城市供熱工程的建設，已經成為現實需求。

本文針對廣州市某一住宅小區進行了熱源的選擇、供暖系統設計和技術經濟比較，可為我國非傳統供暖地區的供暖設計提供借鑒。

1 熱源的選擇

廣州市的某住宅小區為普通住宅公寓，共有1053戶，廣州地區的采暖室外計算參數如下：冬季采暖室外計算干球溫度-2℃，冬季室內設計溫度為20℃，室內相對濕度不作要求。初步估算本工程設計熱負荷指標約為45W/㎡，按照一期10萬平方米計，使用系數定為0.9，供暖熱負荷為4050kw，采暖系統僅冬季運行，生活熱水負荷1150kW，全天制供應，生活熱水溫度60℃。

根據廣州市的自然環境資料可知，廣州市內集水面積寬廣，水源豐富，且有一條河在小區的內部穿過，鑒于此，該小區十分適合選用水源熱泵機組作為熱源。

1.1熱泵系統的選擇

水源熱泵是利用地球水所儲存的太陽能資源作為冬季熱泵供暖的熱源和夏季空調的冷源，進行轉換的技術[1]。水源熱泵可分為地熱源熱泵和水環熱泵。地源熱泵包括地下水熱泵，地表水熱泵，土源熱泵；利用自來水的水源熱泵習慣上被稱為水環熱泵[2]。由于我們要利用的是廣州市內的江河水，所以確定選用地表水熱泵。

根據系統末端裝置的形式區分，水源熱泵系統又分為集中的大型水-水源熱泵機組和分散的水-空氣源熱泵機組形式[3]。兩種系統各有自己的特點，水-水源熱泵系統是一種更為集中的方式，初投資較小，但熱泵機組需要在建筑中設置專用的機房。水-空氣源熱泵系統相對分散，所需機房面積也較小。就系統的綜合造價而言，水-空氣水源熱泵機組較貴，但水-水源熱泵系統所需的風機盤管和空調箱，保溫費用，多占機房帶來的費用增加。根據以上所述水源熱泵系統的特點，結合本工程的具體情況，適宜采用大型水-水源熱泵機組+地板輻射供暖的形式。

1.2水源熱泵系統對環境的影響

根據水源熱泵系統的原理可知，地表水水源熱泵系統對地表水的利用僅限于熱量的提取和轉換，并在使用中嚴格限制對地表水進行任何的化學處理，有限的處理也僅限于對其進行過濾、沉淀以及加熱冷卻等物理處理，地表水的成分在整個使用過程中沒有發生任何變化。在嚴格遵循以上原則的前提下，水源熱泵系統的運行是不會給所在區域地表水帶來污染問題的。在系統設計和施工合理，且地表水水源熱泵系統正常使用的前提下，一般不會對環境造成負面的影響。

2 供暖系統設計

圖1是水源熱泵供暖系統的設計簡圖，主要介紹了水源熱泵系統的地下機房部分。從圖1可以看出該供暖系統的流程是通過板式換熱器和水源熱泵系統提取冬季河水中的熱量傳輸給自來水，使自來水的水溫達到地板輻射供暖和生活熱水所需的45～60℃。通過水泵的動力循環，從而使整個供暖系統運轉起來。

圖1 供暖系統示意圖

3技術經濟分析

3.1初投資比較

廣州地區常規供暖方式包含小區暖氣燃氣房集中供暖和家庭燃氣鍋爐供暖。根據工程概況，設計三種供暖方案進行經濟計算和比較，這三種方案分別是：A小區暖氣燃氣房集中供暖+散熱器，B家庭燃氣鍋爐供暖+散熱器，C水源熱泵系統+地板輻射供暖。小區暖氣燃氣房的建設出投資約為22元/m2；家庭燃氣鍋爐的建設出投資約為60元/m2。根據工程實際，水源熱泵系統選擇標準型LTLH（R）-70和超高溫型熱泵LTLHCGR-100L兩級連用，用電量約為160KW，建設完成出投資約為45元/m2。室內末端散熱器系統的出投資約為50元/m2，地板輻射末端系統的出投資約為50元/m2。三種供暖方案的出投資比較見表1。

從上表可以看出家庭燃氣鍋爐供暖的出投資要比其他兩種方案得出投資高出很多，不可取。

3.2運行費用比較

根據廣州地區使用燃氣鍋爐房供暖的經驗，本小區使用燃氣鍋爐房供暖燃燒消耗的燃氣費用為40.9元/m2，設備運行時的耗電費用為1.4元/m2，管理加維修費用為3.4元/m2。根據有關資料，廣州地區冬季供暖系統負荷分布假定如下：平均水泵，熱泵負荷在90%的運行時間占全部運行時間的15%；平均水泵，熱泵負荷在60%的運行時間占全部運行時間的30% ；平均水泵，熱泵負荷在30%的運行時間占全部運行時間的55%。廣州市的供暖時間根據歷年來的天氣溫度暫定為90天，廣州地區電價按照0.7元/度計算。

如采用小區暖氣燃氣房集中供暖+散熱器的供暖方案，計算得到的運行費用如表2所示。

在水源熱泵+地板輻射供暖系統的運行費用計算中假定地表水和系統冷熱水都是定流量運行，水源熱泵機組的使用按照60%滿負荷進行計算，計算得到的運行費用如表3所示。

從表中得出，地表水水源熱泵系統+地板輻射供暖系統每供暖季的運行費用約為25.5元/m2。

4結論

通過分析廣州市某住宅的氣象條件、負荷條件和能源條件，建議采用地表水水源熱泵系統。根據初步估算，采用地表水水源熱泵系統供暖其出投資加運行費用為105.5元/m2，低于燃氣鍋爐房供暖價117.7元/m2，整個住在小區年節省運行費用約155萬元。

參考文獻

[1]劉婷婷，彭建國，張國強，陳曉.水源熱泵在湖南地區推廣的可行性探討[J].中央空調市場，2006.

[2]華乃元.清華同方水源熱泵機組在住宅建筑中的應用[J].機電信息，2012.

[3]李衛寧.中福世福匯大酒店的水環式水源熱泵中央空調系統[J].機電信息，2006.