居民用戶天然氣供暖方案

摘 要

摘要：以包頭市北部新區(qū)居民用戶的天然氣供暖方案為例，對比分析了燃?xì)獗趻鞝t供暖、燃?xì)獗趻鞝t與太陽能聯(lián)合供暖、模塊式燃?xì)忮仩t樓棟供暖、燃?xì)鈪^(qū)域鍋爐房供暖、燃?xì)鉄岜每照{(diào)供
摘要：以包頭市北部新區(qū)居民用戶的天然氣供暖方案為例，對比分析了燃?xì)獗趻鞝t供暖、燃?xì)獗趻鞝t與太陽能聯(lián)合供暖、模塊式燃?xì)忮仩t樓棟供暖、燃?xì)鈪^(qū)域鍋爐房供暖、燃?xì)鉄岜每照{(diào)供暖、燃?xì)饫錈犭娙?lián)供、天然氣紅外線輻射供暖7種供暖方案的技術(shù)特點，對比較適合居民用戶供暖的前4種方案進(jìn)行了工程建設(shè)造價和運行費用對比分析。燃?xì)獗趻鞝t供暖方案工程造價最低，運行費用較少，節(jié)能效果較好；燃?xì)獗趻鞝t與太陽能聯(lián)合供暖方案工程造價最高，但其運行費用最少，節(jié)能效果最佳。
關(guān)鍵詞：天然氣供暖；燃?xì)獗趻鞝t；燃?xì)鈪^(qū)域鍋爐房；模塊式燃?xì)忮仩t
Natural Gas Heating Scheme for Domestic Users
QIAN Wenbin，ZHANG Yang，LI Danhua，WANG Hai
Abstract：Taking the natural gas heating scheme for domestic users in northern new area of Baotou City as example，the technical characteristics of seven heating schemes including wall-mounted gas boiler heating，combined heating with wall-mounted gas boiler and solar energy，modular gas boiler building heating，regional gas boiler room heating，heat pump air-conditioning system heating，combined cooling，heat and power system heating and gas-fired infrared radiant heating are compared and analyzed.The project cost and operation cost of the first four heating schemes suitable for domestic users are compared and analyzed.The project cost is the minimum，operation cost is lower and energy-saving efficiency is better for wall-mounted gas boiler heating.The project cost is the maximum，but operation cost is the lewest and energy.saving efficiency is the best for combined heating with wall-mounted gas boiler and solar energy.
Key words：natural gas heating；wall-mounted gas boiler；regional gas boiler room； modular gas boiler
1 概述
    我國天然氣利用和建筑行業(yè)的快速發(fā)展，使得在城市里大量使用天然氣的條件逐漸成熟。國家節(jié)能減排和環(huán)境保護(hù)的要求，對城市供暖和集中供熱事業(yè)提出了新的挑戰(zhàn)，也產(chǎn)生了以天然氣為熱源進(jìn)行區(qū)域供暖的需求。
    根據(jù)包頭市城市總體規(guī)劃，在110國道以北、包白公路兩側(cè)規(guī)劃建設(shè)北部新區(qū)。北部新區(qū)包括3個功能區(qū)：石拐新區(qū)，以居住、商業(yè)、行政區(qū)域為主；職教園區(qū)，以職業(yè)技術(shù)學(xué)院及其配套設(shè)施為主；青山區(qū)北部裝備園區(qū)，以工業(yè)園區(qū)為主。北部新區(qū)規(guī)劃居住建筑面積為460×104m2，約4.6×104戶。由于包頭市熱源緊張，居民用戶的供暖問題亟待解決。本文以包頭市北部新區(qū)的居民用戶為例，對其供暖方案進(jìn)行探討。
2 各種供暖方案的主要設(shè)備及特點
   經(jīng)過調(diào)研分析，包頭市北部新區(qū)的天然氣供暖可選方案主要有7種，以下針對其主要設(shè)備和特點分別進(jìn)行論述。
   ① 燃?xì)獗趻鞝t供暖
   每戶居民單獨安裝燃?xì)獗趻鞝t，負(fù)責(zé)本戶居民的冬季供暖及全年的熱水供應(yīng)。該方案可根據(jù)用戶需要進(jìn)行分時段供暖，室內(nèi)溫度隨時可調(diào)，室內(nèi)環(huán)境舒適性較高，并具有使用便捷、節(jié)能環(huán)保等優(yōu)點[1～2]。
 ② 燃?xì)獗趻鞝t與太陽能聯(lián)合供暖
   本方案的主要設(shè)備為單戶燃?xì)獗趻鞝t與太陽能熱水器等，結(jié)合了燃?xì)獗趻鞝t和太陽能熱水器的優(yōu)點，具有良好的經(jīng)濟(jì)效益。雖然本方案增加了部分設(shè)備投入，但可節(jié)約大量能源，降低了運行費用[3]。
   ③ 模塊式燃?xì)忮仩t樓棟供暖
   根據(jù)供暖面積大小，將小型模塊式燃?xì)忮仩t安裝在建筑物底層或樓頂，負(fù)責(zé)單棟樓供暖。本方案具有熱效率高、運行費用低、節(jié)省熱網(wǎng)造價等優(yōu)點。但由于不能獨立調(diào)節(jié)供暖時段和室內(nèi)溫度，無法進(jìn)行節(jié)能控制，具有管理相對復(fù)雜、用戶滿意度較差等缺點。
    ④ 燃?xì)鈪^(qū)域鍋爐房供暖
    本方案建設(shè)燃?xì)鈪^(qū)域鍋爐房，負(fù)責(zé)整個居民小區(qū)的供熱。此方案屬于傳統(tǒng)的集中供熱方式，其供熱效果較好，但鍋爐房建設(shè)和小區(qū)熱網(wǎng)建設(shè)造價高，熱損失大，運行費用高。
    ⑤ 燃?xì)鉄岜每照{(diào)供暖
   燃?xì)鉄岜每照{(diào)采用燃?xì)鈨?nèi)燃機驅(qū)動空氣源熱泵進(jìn)行供熱和供冷，并副產(chǎn)部分熱水。本方案的設(shè)備集中成橇，安裝方便、配置靈活、高效節(jié)能[4～5]，可平抑天然氣供應(yīng)冬夏季峰谷差。但其建設(shè)造價較高，待具備條件后可采用此方案。
    ⑥ 燃?xì)饫錈犭娙?lián)供
    燃?xì)饫錈犭娙?lián)供利用天然氣發(fā)電，對發(fā)電后的余熱進(jìn)行有效利用，屬于國際先進(jìn)的分布式能源新技術(shù)。該技術(shù)具有能源轉(zhuǎn)化效率高、安全性能好、環(huán)保效益明顯等優(yōu)點[6～7]，特別能在電力和燃?xì)忸I(lǐng)域起到削峰填谷的作用，有利于能源的梯級利用。該技術(shù)在歐美、日本等已廣泛應(yīng)用舊。，但在我國成功案例不多，且其建設(shè)造價巨大，待條件成熟后可以采用該方案。
   ⑦ 天然氣紅外線輻射供暖
   天然氣紅外線輻射供暖通過紅外線輻射供暖設(shè)備，將天然氣的能量轉(zhuǎn)換成紅外線能量，輻射到需要供暖的區(qū)域，在不加熱空氣的情況下，實現(xiàn)對特定區(qū)域直接供暖。本方案設(shè)備安裝簡便快捷，造價低，具有可分區(qū)控制、機動靈活、自動化程度高、啟動時間短、升溫迅速等優(yōu)點。主要應(yīng)用于工業(yè)廠房、體育場館等封閉大空間或半封閉大空間的供暖，對于高大廠房工業(yè)用戶尤其節(jié)能。
    根據(jù)上述各種供暖方案的性能特點可見，適合居民用戶選取的天然氣供暖方案有燃?xì)獗趻鞝t供暖、燃?xì)獗趻鞝t與太陽能聯(lián)合供暖、模塊式燃?xì)忮仩t樓棟供暖和燃?xì)鈪^(qū)域鍋爐房供暖4種。
3 工程建設(shè)造價比較
    由于包頭北部新區(qū)規(guī)劃居民用戶均使用管道天然氣，若采用燃?xì)夤┡?，則需要在原來燃?xì)庠O(shè)施的基礎(chǔ)上進(jìn)行擴(kuò)容。根據(jù)測算可知，燃?xì)獗趻鞝t用戶的單戶擴(kuò)容費用最大，燃?xì)鈪^(qū)域鍋爐房的單戶折算擴(kuò)容費用基本可以忽略不計。居民用戶各供暖方案的工程建設(shè)造價情況分別如下。
3.1 燃?xì)獗趻鞝t供暖
    燃?xì)獗趻鞝t供暖方案的工程建設(shè)各項造價分別為：①燃?xì)獗趻鞝t，5500元/套；②遠(yuǎn)傳控制系統(tǒng)，400元/套；③報警及緊急切斷裝置，260元/套；④安裝及管材，200元/套；⑤燃?xì)庠O(shè)施擴(kuò)容，500元/戶；⑥建設(shè)管理費，5%。以上各項造價合計為1203面戶。
3.2 燃?xì)獗趻鞝t與太陽能聯(lián)合供暖
    燃?xì)獗趻鞝t與太陽能聯(lián)合供暖的工程建設(shè)各項造價分別為：①燃?xì)獗趻鞝t以及太陽能熱水器，15000元/套；②遠(yuǎn)傳控制系統(tǒng)，400元/套；③報警及緊急切斷裝置，260元/套；④安裝及管材，200元/套；⑤燃?xì)庠O(shè)施擴(kuò)容，400元/戶；⑥建設(shè)管理費，5%。以上各項造價合計為17073元/戶。
3.3 模塊式燃?xì)忮仩t樓棟供暖
    模塊式燃?xì)忮仩t樓棟供暖的范圍為單棟樓(60戶左右)，其工程建設(shè)各項造價分別為：①模塊式燃?xì)忮仩t，6800元/戶；②燃?xì)庠O(shè)施擴(kuò)容，100元/戶；③建設(shè)管理費，5%。以上各項造價合計為7245元/產(chǎn)。
3.4 燃?xì)鈪^(qū)域鍋爐房供暖
    燃?xì)鈪^(qū)域鍋爐房供暖的范圍為單個小區(qū)(2000戶左右)，其工程建設(shè)各項造價分別為：①燃?xì)忮仩t及配套設(shè)施，5800元/戶；②小區(qū)供熱管網(wǎng)，2000元/戶；③鍋爐房土建(不含地價)，550元/戶；④折算單戶燃?xì)庠O(shè)施擴(kuò)容，忽略不計。以上各項造價合計為8350元/戶。
    根據(jù)上述各種供暖方案的工程建設(shè)造價計算結(jié)果可知，燃?xì)獗趻鞝t供暖方案的工程建設(shè)造價最少。
4 運行費用分析
    供暖方案運行費用分析計算的基礎(chǔ)數(shù)據(jù)如下：
    ① 包頭市冬季室外供暖計算溫度為-20℃，室內(nèi)供暖計算溫度為18℃；
    ② 居民用戶供暖面積按100m2/戶計，供暖熱指標(biāo)為60W/m2；
    ③ 供暖時間為180d，分戶供暖設(shè)備供暖期平均每天全負(fù)荷供暖時間為14h，區(qū)域供暖設(shè)備供暖期平均每天全負(fù)荷供暖時間為16h；
    ④ 標(biāo)準(zhǔn)狀態(tài)下天然氣低熱值為35.28MJ/m3，計量狀態(tài)下(20℃)低熱值為32.87MJ/m3；
    ⑤ 供暖天然氣價格均按民用氣價1.82元/m3計，用電價格按0.5元/(kW·h)計；
    ⑥ 考慮氣溫變化并結(jié)合實際運行經(jīng)驗，分戶供暖設(shè)備供暖期平均滿負(fù)荷開機率按70%計，區(qū)域供暖設(shè)備供暖期平均滿負(fù)荷開機率按85%計。
    根據(jù)上述基礎(chǔ)資料，計算居民用戶各供暖方案的運行費用如下：
    ① 燃?xì)獗趻鞝t供暖
    對于燃?xì)獗趻鞝t供暖方案，每戶每月天然氣用氣量為215.4m3，每戶每月用電量為46.2kW·h，則每戶供暖期總費用為2490.6元。
    ② 燃?xì)獗趻鞝t與太陽能聯(lián)合供暖
    對于燃?xì)獗趻鞝t與太陽能聯(lián)合供暖方案，每戶每月天然氣用氣量為161.5m3，每戶每月用電量為63kW·h，則每戶供暖期總費用為1953元。
    ③ 模塊式燃?xì)忮仩t樓棟供暖
    對于模塊式燃?xì)忮仩t樓棟供暖方案，每戶每月天然氣用氣量為298.9m3，每戶每月用電量為57.6kW·h，則每戶供暖期總費用為3436.8元。
   ④ 燃?xì)鈪^(qū)域鍋爐房供暖
   對于燃?xì)鈪^(qū)域鍋爐房供暖方案，每戶每月天然氣用氣量為316.5m3，每戶每月用電量為168kW·h，鍋爐房運行維護(hù)費用為50形戶，則每戶供暖期總費用為4010元。
    由上述運行費用計算結(jié)果可知，燃?xì)獗趻鞝t與太陽能聯(lián)合供暖方式的運行費用最少。
5 結(jié)論
    ① 采用燃?xì)獗趻鞝t供暖的工程建設(shè)造價最低，年運行費用較少，其節(jié)能效果較好，推薦在居民用戶中廣泛使用。
    ② 采用燃?xì)獗趻鞝t與太陽能聯(lián)合供暖的工程建設(shè)造價最高，但其年運行費用最少，節(jié)能效果最佳，推薦在有條件的居民用戶中使用。
    ③ 采用模塊式燃?xì)忮仩t樓棟供暖和燃?xì)鈪^(qū)域鍋爐房供暖的工程建設(shè)造價和年運行費用均較高，且節(jié)能效果不好，不推薦在居民用戶中使用。
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(本文作者：錢文斌1 章陽1 李丹華2 王海1 1.中國燃?xì)饪毓捎邢薰?廣東深圳 518033；2. 哈爾濱市燃?xì)夤こ淘O(shè)計研究院 黑龍江哈爾濱 150016)