關于不同供熱方式的運行經濟性比較

柴雁鵬 山西潞安工程勘察設計咨詢有限責任公司

1 引言

由于環保政策要求日趨嚴格，各地的小型燃煤鍋爐被陸續淘汰，冬季供熱成為影響民生的重要問題。為滿足環保要求，各建設單位一直在致力尋找經濟合理的熱源進行代替。近年來，市場上出現了五花八門的供熱設備，例如超低溫空氣源熱泵、電磁鍋爐、量子能電鍋爐、模塊式燃氣鍋爐等。各類型的供熱設備廠家對自己的產品也是極力宣傳，從環保、節能、運行經濟性等方面體現自身設備的優越性，使建設單位眼花繚亂、無從下手選擇。

在選擇供熱方式的影響因素中，供熱方式運行的經濟性是選擇供熱方式的重要依據，通過客觀的計算，對不同供熱方式熱源的經濟性進行比較，再結合建設單位和建設地點的實際情況，最終選擇對建設單位來說最合理的供熱方式。

2 常見供熱熱源方式

供熱的方式有很多，市場上也有很多生產供熱設備的廠家。但是無論設備廠家如何包裝宣傳，從供熱原理來說，除燃煤鍋爐房外，常見的供熱方式包括集中供熱管網、燃氣鍋爐房、電鍋爐房、熱泵系統。集中供熱管網多為熱電廠的余熱管網，用熱單位直接引入其供熱管道，通過熱力站等設施后供用戶使用；燃氣鍋爐是指用天然氣作為燃料的鍋爐；電鍋爐是指將電能直接轉換為熱能的設備；熱泵系統是充分利用低品位熱能的裝置。

3 年耗熱量計算

本文以山西省長治市襄垣縣作為計算的供熱地點，供熱熱負荷按10MW（假設該部分負荷均為建筑采暖熱負荷）進行計算。根據CJJ 34—2010《城鎮供熱管網設計規范》3.2.1公式，采暖年耗熱量按下式計算：

式中：

Qa— —全年耗熱量（GJ）；

N— —采暖天數（d），采暖天數為131d；

Qh— —設計熱負荷（kW）；

ti— —采暖室內計算溫度（℃），按20℃計算；

ta——冬季室外平均溫度（℃），取-1.3℃；

to——采暖室外計算溫度（℃），取-12℃；

經計算，年耗熱量為75338.1GJ。

4 不同供熱方式熱源費用計算

4.1 集中供熱管網

集中供熱管網是利用供熱管線，將供熱管網的熱媒引至供熱地點。目前，集中供熱的收費方式主要是按熱量收費，即按每年實際耗熱量進行計費。根據市場調查，長治市襄垣地區的收費標準約為45元/GJ，根據上述年耗熱量計算結果，集中供熱的年熱源費用約為45×75338.1=339.0萬元。

4.2 燃氣鍋爐房

燃氣鍋爐顧名思義是指以天然氣為原料的鍋爐，天然氣燃燒所產生的熱能來加熱鍋爐的媒介。燃氣鍋爐房的熱源費用為所消耗天然氣的費用，因此需根據設計年耗熱量計算出天然氣的耗氣量。天然氣耗氣量根據下式計算：

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%計算；

q— —天然氣熱值，標準狀態下天然氣熱值為8400大卡，合0.035GJ。

經計算，整個采暖季所需消耗的天然氣體積約為239.2萬方，天然氣價格按4元/m3計算，采用燃氣鍋爐房供熱每個采暖季熱源費用為4×239.2=956.8萬元。當然，由于天然氣的價格根據市場的變動在不斷波動，本次計算是以近些年襄垣地區的平均氣價進行的計算。

4.3 電鍋爐房

電鍋爐是以電力為能源，將其轉換為熱能的裝置。電鍋爐的熱源費用為所消耗的電能，無論采用何種形式的電加熱設備，要獲得足夠的熱量，在理想狀態下，必須消耗等量的電能（1kW·h=3600kJ）。電鍋爐轉換效率按95%計算，采暖年耗熱量為75338.1GJ時，需消耗電能79303.3GJ，合計2202.9萬kW·h。供電費用按0.75元/度計算，采暖季采暖所需的供電費用為0.75×2202.9=1652.2萬元。

4.4 熱泵系統

常見的熱泵系統有空氣源熱泵、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境溫度影響較大，室外溫度良好時（12℃左右），其能效比可達4左右，室外溫度較低時（-12℃左右），其能效比僅為2。本次計算以其最高能效比來作為計算依據，即能效比為4時，采暖年耗熱量為75338.1GJ，需消耗電能18834.5GJ，合計523.2萬kW·h。供電費用按0.75元/度計算，則熱泵采暖季采暖所需的供電費用為0.75×523.2=392.4萬元。

5 結論

根據上述計算結果可知，在不同的供熱方式中，采用集中供熱管網的方式熱源費用最低，熱泵系統次之，然后是燃氣鍋爐，采用電鍋爐加熱方式的熱源費用最高，在選擇熱源時，集中供熱管網的優先級就最高，當然這也只是在選擇供熱方式時需考慮的因素之一。

影響選擇供熱方式的因素還有很多，例如初投資費用、供氣和供電狀況、建設地水環境和地質狀況等。舉個簡單的例子，多數中小型企業距離城市較遠，附近無集中供熱管網，那么就要考慮其他供熱方式，根據上述計算結果，除供熱管網外，費用較低的就是熱泵系統，但熱泵系統也有出水溫度較低的缺點，是否能滿足供熱需求；選擇燃氣鍋爐是否有穩定的供氣氣源，選擇電鍋爐是否有足夠的供電負荷等。

供熱問題是關乎民生的重大問題，不僅關系著建設單位的經濟投入，更是關系著職工百姓的生活質量。選擇熱源，首先是要能滿足建設單位的供熱要求，在此基礎上再考慮熱源費用等因素，不要盲目的從眾選擇，了解供熱的基本原理，掌握大概的經濟費用，才能做出正確的選擇。