太原高新區姚村拓展區供熱方案研究

羅 彩 霞

(太原市城市規劃設計研究院，山西 太原 030002)

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太原高新區姚村拓展區供熱方案研究

羅 彩 霞

(太原市城市規劃設計研究院，山西 太原 030002)

簡述了太原高新區姚村拓展區的規劃范圍，結合該地區熱源與熱負荷現狀，從集中供熱、熱泵利用、分布式能源、太陽能、燃氣鍋爐房等方面，提出了其熱源方案，并探討了供熱的環保措施，有利于實現供熱工程低碳化與生態化。

熱源，燃氣鍋爐房，熱泵，太陽能

1 研究背景

為適應城市發展要求，落實省市政府關于太原市高新區發展的戰略意圖，結合太原市高新區近期發展思路及已落地重點項目，太原高新技術產業開發區需要拓展擴區發展。太原高新技術產業開發區擬在陽曲、汾東、姚村三個地區拓展的發展。其中姚村拓展區本擴區將建設以生物醫藥和食品加工為主導產業的專業園區。 姚村版塊遠離太原市中心城區，各項市政設施配套缺乏。該用地位于太原市城市總體規劃確定的360 km2城市建設用地以外，因此區域內的市政配套發展缺乏總體規劃與各項市政專項規劃的指導，需要獨立專項研究。

2 研究目的

為了適應太原高新技術產業開發區姚村拓展區建設發展的要求，滿足供熱發展的需求，確定了熱源類型，優化熱源結構，有效地減少環境污染，保護生態環境，為區域發展建立安全、穩定、持續的供熱體系，實現城市供熱的低碳化。

3 姚村拓展區范圍

規劃范圍包括大運高速東西兩塊用地，大運高速以東地塊為北起姚村鎮鎮域界線及姚村立交連接線，南至南姚街，西起大運高速公路輔路，東至舊晉祠路，用地面積為255.79 hm2；大運高速以西地塊南邊界為黃樓沙溝，東邊界為戰備路，西、北為西山山體，包括建機廠全部用地，用地面積為23.94 hm2，規劃總用地279.73 hm2。

4 現狀熱源與熱負荷

園區內無集中供熱設施，各企業與村民住宅生活采暖依靠自家的小、土鍋爐解決。這些分散的小鍋爐房普遍存在鍋爐容量小，效率低，能耗大，脫硫除塵設施不完善等缺陷，對環境造成了嚴重的不良影響。現狀建筑將全部拆除。

5 周邊主要熱源與管網

距離姚村版塊大約2 km的濱河西路東側敷設有國電太原第一熱電廠供熱主干管，管徑為DN1 400，設計壓力1.6 MPa，設計供回水溫度為120 ℃/25 ℃。該主干管接自擬在清徐賈兆村搬遷新建的太原第一熱電廠。該熱電廠裝機容量為4×350 MW抽凝機組，抽汽供熱能力為1 280 MW。該長輸管道主要向太原市中心城區提供熱源，沿途在南峪沙河南岸甩口，管徑為DN600，為姚村地區的發展提供熱源。

6 工業生產熱負荷預測

采用單位占地面積用汽量指標進行工業負荷需求量的預測。生物醫藥產業單位用地面積規劃蒸汽用量為55 t/(h·km2)。食品加工的工業熱負荷一般低于生物醫藥，且未來園區生物醫藥與食品加工的用地占比也不確定，因此，本次工業負荷的預測均按55 t/(h·km2)取值。2020年年底園區內工業用地為76.2 hm2，到2030年園區內工業用地為98.96 hm2；根據《太原市晉源區姚村鎮總體規劃(2015—2030)》，因此，預計2020年工業熱負荷約42 t/h；2030年工業熱負荷約54 t/h。

7 規劃采暖熱負荷預測

預計2020年年底園區建筑面積將達到275.84萬m2，2030年年底達到367.5萬m2。統籌分析各類建筑節能措施的施行及建筑質量差別，綜合熱指標2020年為55.5 W/m2，2030年為54.7 W/m2；近期采暖熱負荷為153.1 MW。遠期采暖熱負荷為201.1 MW。

8 熱源方案的確定

采暖熱負荷的供熱熱源可以選擇的有熱電廠、燃氣鍋爐房、熱泵、分布式能源、太陽能等多種形式。

8.1 集中供熱——國電太原第一熱電廠

根據《太原市供熱專項規劃(2013—2020)》，濱河西路東側敷設有DN1 400供熱一次網主干管主要負責為中心城區輸送熱源，供熱面積約3 000萬m2，其中為姚村鎮留有DN600支干管，主要為濱河西路以西，舊晉祠路以東，南峪沙河以南、武警部隊以南建設用地提供熱源。該主干管并未考慮高新區姚村版塊用熱需求，若考慮為園區供熱，需要為中心城區尋找替代熱源。

8.2 熱泵利用

熱泵包括水源熱泵、土壤源熱泵以及污水源熱泵等。由于姚村版塊用地范圍位于晉祠泉域一級保護區內，根據《太原市晉祠泉域保護條例》，該區域內禁止下列行為:1)擅自挖泉、截流、引水;2)將已污染與未污染含水層的地下水混合開采;3)新開鑿巖溶水井(農村生活飲用水井除外);4)礦井直接排放巖溶水;5)傾倒、排放工業廢渣和城市生活垃圾、污水及其他廢棄物;6)新建、改建、擴建與供水設施和保護水源無關的建設項目。因此，園區不推薦水源熱源與土壤源熱泵。

8.3 分布式能源

分布式能源(熱電冷三聯供)系統適用項目為：電價相對較高、有冷熱負荷需求的用戶及電力接入困難的用戶或需要備用發電機的用戶。

當全年負荷穩定時，采用分布式能源(熱電冷三聯供)系統可以提高能源利用率，是應該提倡的節能技術。分布式能源目前在國內應用不是很廣泛。

8.4 太陽能

按太原資料記載，山西省中部屬太陽能資源三類地區，全年日照時數在2 200 h～3 000 h，輻射量在502×104kJ/(m2·年)～586×104kJ/(m2·年),即1 583 kWh/(m2·年),年平均日輻射量為4.33 kWh/(m2·d)，年平均日照小時數為7.6 h，年平均小時輻射量為0.57 kWh/(m2·h)，太陽總輻射在150 W/m2～200 W/m2之間。

1)太陽能供生活熱水。屋面太陽能熱水系統在太陽能熱水利用中應用廣泛，但傳統的屋面附著或屋面架空安裝方式，占用大量的屋頂表面積，由于建筑屋頂面積有限，立面太陽能熱水系統將成為未來城市太陽能熱水系統的發展熱點。秦皇島在水一方項目就是利用建筑立面安裝太陽能熱水器把太陽能應用于生活熱水，電加熱裝置作為輔助，效果很好。從經濟方面考慮，經過太陽能、燃氣、電以及燃油熱水裝置的15年投資比較，我們可以很容易發現太陽能集熱在經濟上的優勢。結合以上分析應在園區推廣太陽能熱水器，滿足住宅生活熱水需求，減少常規能源消耗量，提高區域環境質量。由于人均屋面面積較少，應推廣太陽能集中集熱—分散熱水系統，集中集熱循環，分散于住戶家中的貯熱水箱利用換熱盤管進行間接換熱，溫度達不到洗浴要求時啟動輔助加熱裝置。太陽能集熱器應與建筑物結合設計。

2)太陽能供暖。20世紀80年代國際能源組織邀請15個國家的專家對太陽能建筑技術進行聯合攻關。試驗表明，太陽能建筑節能率大約75%。我國20世紀70年代開始進行被動太陽能采暖建筑的研究開發和示范，至今已發展1 000萬m2建筑面積。被動太陽房采暖節能效益為60%～70%，平均每平方米建筑面積每年可節約20 kg～40 kg標準煤，發揮著良好的社會經濟效益。園區未來應發展太陽能采暖，組織建筑師和太陽能專家聯合攻關，解決太陽能技術與建筑的集成技術，使太陽能采暖納入建筑集成技術，其社會、經濟、環境效益將十分可觀。

8.5 燃氣鍋爐房(含壁掛爐)

燃氣鍋爐因其節水、節地、環保、燃料輸送便捷、勞動強度低、布置靈活、運行管理方便等優點成為近期各城市替代燃煤鍋爐的首要選擇。采用燃氣鍋爐進行采暖首先需要充足的氣源。根據正在編制的園區燃氣專項規劃，周邊氣源充足；另外，與集中供熱相比，燃氣鍋爐房采暖的價格并不存在優勢。天然氣目前居民供氣價格為2.26元，工業與商業供氣價格為3.15元；燃氣鍋爐房的用氣價格同工業商業用氣，價格為3.15元；居民壁掛爐的用氣價格同居民用氣價格，為2.26元。以1 m2居住建筑計算，采暖熱指標取35 W/m2，天然氣地位發熱值為32 MJ/m3，壁掛爐一天運行16 h，鍋爐熱效率取90%，則月采暖費用約4.74元/m2；以1 m2商業建筑計算，采暖熱指標取55 W/m2，天然氣地位發熱值為32 MJ/m3，燃氣鍋爐一天運行20 h，鍋爐熱效率取90%，則月采暖費用約13元/m2，燃氣鍋爐燃氣一天運行12 h，則月采暖費用約為7.80元/m2。目前太原市集中供熱居民熱價按建筑面積每月每平方米為3.60元，非居民熱價按建筑面積每月每平方米為7.50元。因此，通過科學合理的運營管理，燃氣鍋爐房(含壁掛爐)供熱的價格可以與集中供熱相當。

經過上述分析，熱源建議擬采用壁掛爐作為園區居住建筑采暖與生活熱水熱源，燃氣鍋爐房作為園區非居住建筑采暖、生產用汽的熱源；太陽能集成電或燃氣等作為非居住建筑生活熱水熱源。

9 環保建議

根據《太原市環境空氣質量功能區劃分》，本區環境空氣功能區為一類區，執行GB 3096—2012環境空氣質量標準中一級標準。而本區域空氣環境TSP，PM10和苯并芘污染比較嚴重，均已超過GB 3095—2012環境空氣質量標準中一級標準限值。鑒于太原市高新區姚村拓展區緊鄰晉祠—天龍山風景名勝區。燃氣鍋爐房的排放標準應當有較高要求。根據GB 13271—2014鍋爐大氣污染物排放標準,園區新建鍋爐房大氣污染物排放限值顆粒物為20 mg/m3，二氧化硫50 mg/m3，氮氧化物150 mg/m3。每個新建燃氣鍋爐房煙囪不低于8 m，煙囪的具體高度按批復的環境影響評價文件確定。周圍半徑200 m距離內有建筑時，其煙囪應高出最高建筑物3 m以上。目前北京地方標準規定燃氣氮氧化物的排放量更為嚴格。2017年3月31日前新建的，氮氧化物排放必須低于80 mg/m3，在用的必須低于150 mg/m3；2017年4月1日起，新建鍋爐必須低于30 mg/m3，在用的必須低于80 mg/m3。參照北京地方標準，建議園區可以對2017年3月之后入駐企業燃氣鍋爐房氮氧化物排放質保提出更嚴格的要求。

10 研究結論

太原高新區姚村拓展區位于城市集中供熱系統服務外圍，需要自己獨立解決供熱問題。因其位于晉祠泉域一級保護區內且緊鄰晉祠—天龍山風景名勝區，通過必選研究建議熱源擬采用壁掛爐作為園區居住建筑采暖與生活熱水熱源，燃氣鍋爐房作為園區非居住建筑采暖、生產用汽的熱源；太陽能集成電或燃氣等作為非居住建筑生活熱水熱源。燃氣鍋爐房建設時應對入駐企業燃氣鍋爐房氮氧化物排放質保提出更嚴格的要求。

遠景，待城市集中供熱系統有余力時，規劃建議園區采用集中供熱作為主要熱源，燃氣鍋爐房作為調峰備用熱源，從而減少區域污染。

On heat scheme for development area of Yao village in High-tech Zone of Taiyuan

Luo Caixia

(TaiyuanCityPlanningDesignandResearchInstitute,Taiyuan030002,China)

The paper indicates the planning scope for the development area of Yao village in High-tech Zone of Taiyuan, points out its heat resource scheme from the central heat-supply, utility of heat pump, distributive energy, solar energy, and gas boiler by combining with the distribution of the heat resource and heat loading capacity of the area, and explores the heat-supply environmental protection measures, so as to realize low carbonization and ecology of the heat-supply projects.

heat supply, gas boiler, heat pump, solar energy

1009-6825(2016)32-0143-03

2016-09-07

羅彩霞(1980- )，女，工程師

TU833

A