。 工作研究与理论探讨 。＿ 集中供热方式的综合效益分析 李孟阳（内蒙古煤矿设计研究院有限责任公司，内蒙古呼和浩特０１００１０） 摘要：集中供热系统是将大量的热用户通过热力网连接起来，由统一的热源提供所需热量的一种供热系统，由于其具有良好的 经济效益和环境效益，已经得到了社会的认可。本文对几种常用的集中供热系统特性进行了阐述，并通过对一典型的住宅楼建筑从 经济和环境两方面进行了综合效益分析，为以后集中供热方式的应用提供理论依据。 关键词：集中供热住宅楼建筑综合效益 ｄｏｉ：１０．３９６９／ｊ．ｉｓｓｎ．１００８—０１５５．２０１３．０７．００１ 中图分类号：Ｆ２２４；ＴＵ９９５ 文献标志码：Ｂ 文章编号：１００８—０１５５（２０１３）０７—０００１—０２ １．引言 我国是～次性能源以煤为主的国家，因此，确定了 我国发展城市集中供热的技术原则。到２００５年底，全 国６６３个城市中，有３００多城市建有不同规模的集中供 热设施。全年供热总量蒸汽２．３８亿吨，热水８．３３亿百 万千焦，蒸汽管道长度为７９６３公里，热水管道为３．５８ 万公里。集中供热面积达到１４．６３亿平方米¨］。据不 完全统计，目前我国集中供热热源的总热量中，热电联 产占６２．９％，区域锅炉房占３５．７５％，其他占 １．３５％［２３本文从经济和环境两方面对集中供热的几 种方式加以比较，以评价和分析供热方式的应用性。 ２．常用集中供热方式 ２．１热电联产 热电联产是利用燃料的高品位热能发电后，将其 低品味热能供热的综合利用能源的技术。目前我国大 型火力电厂的平均发电效率为３３％，而热电厂供热时 发电效率可达２０％，剩下的８０％热量中的７０％以上可 用于供热。因此，将热电联产方式产生的电力按照普通 电厂的发电效率扣除其燃料消耗，则热电厂供热的效率 可以大大提高（约为中小型锅炉房供热效率的２倍）。 同时热电厂可采用先进的脱硫装置和消烟除尘设备，同 样产热量造成的空气污染远小于中小型锅炉房。因此在 条件允许时，应优先发展热电联产的采暖方式。 热电联产的问题是：长距离输送，管网初投资高， 输送水泵电耗为输送热量的２％～４％，维护管理费用 也高；由于末端无计量装置和调节手段，导致３０％一 ４０％的热量浪费。 ２．２区域锅炉房集中供热 区域锅炉房可以是燃煤、燃气、燃油或电锅炉方 式，但都需要通过区域管网经过热水循环向建筑物内 供热。与热电联产方式一样，由于末端无计量和调节 手段，导致３０％～４０％的热量浪费。热量输送距离短， 水泵电耗为输送能量的１％～２％，但其热源效率却远 低于热电联产的方式。区域燃煤锅炉房的设置是以煤 为主要燃料，所以存在煤和煤渣的运输与污染，燃煤锅 炉的管理等一系列问题。但如果以电和天然气为燃 。料，它们的输送都比较容易，输送成本也低，电热或天 然气锅炉很容易实现自动管理。按照目前的燃料价 格，使用天然气为燃煤的３～４倍，电热为燃煤的ＩＯ 倍。所以，使用这些清洁燃料不但考虑环境效益还应 尽量利用其便于输送、便于调节的特点，尽可能地提高 热效率，减少运行费用。 ２．３热泵供热 热泵实质上是一种热量提升装置，热泵的作用是 从周围环境中吸取热量，并把它传递给被加热的对象 （温度较高的物体），其工作原理与制冷机相同，都是按 照逆卡诺循环工作的，所不同的只是工作温度范围不 榉。热泵在工作时，它本身消耗一部分能量，把环境 介质中贮存的能量加以挖掘，通过传热工质循环系统 提高温度进行利用，而整个热泵装置所消耗的功仅为 输出功中的一小部分，因此，采用热泵技术可以节约大 量高品位能源。在我国一些大城市和特殊地区，环保 部门使用燃煤和燃油锅炉，以保护大气环境【３］。 热泵在暖通空调中的应用将会带来环境效益，对温室 效应也有积极作用。大力发展热泵技术，可实现高效 率供热或发展相变蓄热电暖气解决峰谷差问题，因此， 热泵在暖通空调工程领域应用是一种节能、环保、高效 的能源利用技术。 ３．热源方案对比 某居民住宅楼面积约为５０００ｍ ，冬季所需采暖负 荷９０Ｗ／ｍ ，计算得建筑总热负荷为４５０ｋＷ。采暖系统 的供回水设计温度为９５℃／７０￣Ｃ，室内平均供热温度 为１８℃。本文将采用以下五种方案对比来评价各供 热方案的经济价值和环境价值。方案一是热电联产， 方案二是燃气锅炉，方案三是燃煤锅炉，方案四是燃油 锅炉，方案五是地源热泵。 一表１冷热源机组设备选型表 方案 热电联 燃气锅炉 产机组 －燃煤锅炉 燃油锅炉 地埋管 地源热泵 设备型号 Ｇ３４ｌ２ＴＡ ＣＷＮ９０ ＳＺＩＤ．５一 ＷＮＳｌ 一 ＳＮＨＰＵＫ ９０／ｆ￣－Ｑ ｌ一９５／７０ ０．７一ＹＱ 一３ｌ０ 数量／台 总制热量／ｋＷ ｌ ５１９ ｌ ４５Ｏ ｌ ５０ｏ ｌ ５００ ２ ２２ｌ×２ 收稿日期：２０１３—０３—１２ 作者简介：李孟阳（１９８７一），男（满族），毕业于内蒙古建筑职业技术学院供热通风与空调工程专业，助理工程师，现在内蒙古煤矿 设计研究院有限责任公司工作。 ４．经济效益 １）初投资 表２初投资概算表《万元） 方案 热电联产 燃气锅炉 燃煤锅炉 燃油锅炉 地埋管地源热泵 ｌ初投资 ３４．１５ ２１．５５ ２６．ｏ５ ２９．７ ｌ８７．３ 五种供热系统排放污染物的排放量不同，主要包 括氮氧化物、二氧化硫、一氧化碳、烟尘。近年来，随着 碳排放受到人们越来越多的关注，供热系统二氧化碳 的排放量已经成为评价系统环境效应的标准之一。煤 燃烧的产物对环境，对人类健康影响是恶劣的，减少耗 煤量对环境和人类生存发展有重大意义。通过计算各 由表２可以看出，地埋管地源热泵的初投资远高 于其余几种供热方式，这是由于地埋管地源热泵系统 要考虑地埋管部分的投资，这部分的投资主要为换热 器的材料费和钻孔费用，而其余几种的供热方式初投 资差距不是很大，热电联产相对较高，燃气锅炉最低。 ３）运行费用 冬季运行时，热负荷为９０Ｗ／ｍ ，运行时间为１３５ 天，由于运行时大部分时间为非满负荷运行，折算日供 暖时间为ｌ５小时，则单位面积所需年供暖量为Ｑ＝ １８２．２５ ｋＷｈ／ｍ ，所需年制热量为９１１２５０ｋＷｈ。为了各 供热方案便于比较，将各方案折算成标煤耗量，我国定 义的标煤热值为２９３０７ＫＪ／ｋｇ，依次计算各供热方案的 年耗标煤量。热电联产供热方案中锅炉的热效率为 ８０％，计算可得单位面积年标煤耗量为２７．９８ｋｇ／ｍ ，年 耗标煤量为ｌ３９．８８ｔ；燃气锅炉冬季运行时，系统的性 能系数为０．８８，为满足供暖负荷，锅炉系统所需提供的 能量为２０７．１０ ｋＷｈ／ｍ 。锅炉天然气的低热值为 ３６９９６ ｋＪ／ｍ ，取３７０００ ｋＪ／ｍ ，则每年所需天然气量 为２０．１５ｍ ／ｍ ，同理，折算成标煤耗量，得冬季标煤耗 量为２５．４４ｋｇ／ｍ ，年耗标煤量为１２７．２ｔ；燃煤锅炉的热 效率一般在６８％，计算可得单位面积年标煤耗量为 ３２．９ｋｇ／ｍ ，年耗标煤量为１６４．５ｔ；燃油锅炉运行时，系 统的性能系数为０．８５，而燃油的低热值为４２７００ｋＪ／ｋｇ， 则每年所需燃油量为９０．３８ｔ，折算成标煤耗量，得冬季 标煤耗量为２２．１８ｋｇ／ｍ ，年标煤耗量为１ｌ０．９ｔ；地埋管 地源热泵ＣＯＰ取４．０，则地源热泵系统所需的用电量 为４５．５６ｋＷｈ／ｍ ，折算成标煤耗量得地埋管地源热泵 系统的单位面积年标煤耗量为５．５９ｋｇ／ｍ ，年标煤耗量 为２７．９５ｔ。 根据前文计算数据，使用热电联产集中供热所耗 煤量为１３９．８８ｔ，煤的单价为０．９ ｋｇ，所需的花费为 ｌ２．５９万元，；使用燃气锅炉供热所需天然气量为 １００７５０ｍ ，燃气价格为２．４元／ｍ ，燃气费用为２４．１８ 万元；使用燃煤锅炉供热所耗煤量为１６４．５ｔ，煤的单价 为０．９ ，燃煤费用为ｌ４．８１万元；使用燃油锅炉供 热所需燃油量为９０．３８ｔ，油的单价为３．３ Ｌ，则燃油 费用为３７．２８万元；使用地源热泵系统供热所需的用 电量为２２７８００ｋＷｈ，民用电市价为０．６；￣／ｋＷｈ，则所需 的花费为ｌ３．６７万元。 表３标煤耗量及运行费用概算表 方案 热电联产 燃气锅炉 燃煤锅炉 燃油锅炉 地埋管地源热泵 耗量（ｔ） 标煤 ｌ３９．８８ １２７．２ ｌ６４．５ ｌ１Ｏ．９ ２７．９５ 运行费用 （万元） １２．５９ ２４．１８ １４．８ｌ ３７．２８ ｌ３．６７ ５．环境效益 ・２・ 供热方式所带来的温室气体排放量、烟尘排放量和氮 氧化物排放量来评价各系统的环保效益。 表４不同供热方式污染物排放量（ｇ／ｍ ．ａ） 方案 热电联产 燃气锅炉 燃煤锅炉 燃油锅炉 地埋管地源热泵 氮氧化物 ２．４７ １．４ｌ ３．２７ ２．３８ ０．６９ 二氧化硫 ４．３５ ０．００５ ５．７９ ０．０６５ ０．００２３ 一氧化碳 Ｏ．０６ ０．４７ ４５．２６ ０．４３３ ０．２３４ 二氧化碳 ８６６．９ ６４６．５ １２８６．７６ ８９６．８ ３ｌ７．８６ 烟尘 Ｏ．１６ Ｏ．２３ ６．４５ ０．２４ Ｏ．１１４ 表４对比了不同供热系统的污染物排放情况。可以看 到，燃煤锅炉系统的氮氧化物、二氧化硫、烟尘、一氧化 碳以及二氧化碳排放都是几种供热方式中最高的，而 地源热泵利用可再生的土壤为热源，是一种绿色、无污 染、环保的节能系统，现在已经越来越受到人们的重 视，几种污染物的排放量最低，特别是二氧化碳排放明 显低于其他几种供热方式，因此是最为环保的供热方 式。此外，燃气锅炉的污染物也相对较低，具有较好的 环保效益。 ６．结论 五种供热方式中燃煤锅炉初投资和运行费用都比 较低，但排放的污染物最多，对环境的影响程度最为严 重，不是最理想的供热方式。 燃气锅炉和燃油锅炉中燃料价格均很高，由于资 源日益短缺及价格不断上涨，它们的应用也在一定程 度上受到影响。 地源热泵系统初投资较高，但其既可制冷又能供 热，一机两用，最重要的是利用可再生能源土壤为冷热 源，是一种绿色环保的新型能源，将成为日后供热发展 的主要趋势。 热电联产系统有着很高的用能效率，污染物的排 放量相对较小，在一定程度上可以满足环保方面的要 求，结合现有的国情，是目前最值得推广和应用的供热 方式之一。 参考文献： ［１］周杰．集中供热系统热经济学优化方法的研究［Ｄ］．山东科 技大学，２００７． ［２］李丽．集中供热系统的研究与优化［Ｄ］．北京：华北电力大 学，２００８． ［３］张明．地源热泵空调技术在南阳火车站的应用和经济 效益分析［Ｊ］．节能，２００７（１０）． ［４］赵贤强．关于新农村建设采暖锅炉的选取及技术经济分析 ［Ｊ］．环球市场信息导报，２０１ｌ（６）． （责任编辑：陈凌霄）
