谷电蓄热系统在北方采暖地区的应用分析

李雷

摘 要：阐述了谷电蓄热系统的技术方案，对北方地区现有的采暖方案进行了技术和经济分析，确定以谷电蓄热系统作为辽宁权健肿瘤医院项目的采暖方案。

关键词：环保；电能替代；电采暖；电蓄

1 辽宁权健肿瘤医院项目基本情况

辽宁权健肿瘤医院是由民营企业权健集团独资建设的盈利性三级甲等肿瘤专科医院，建成后将成为囊括医疗、康复、科研及会议为主要功能大型综合医疗机构，是权健集团旗下连锁经营的6家肿瘤医院之一。项目基本情况如下：

项目地址：沈阳市沈北新区蒲丰路6号。

计划总投资：13亿元。

用地面积：80730平方米。

建筑面积：166700平方米。

建筑密度：30.1%。

容积率：1.5。

绿地率：30%。

项目拟建设以门诊综合楼、康复中心、国际医学会议交流中心为主要建筑单体，配套相关功能建筑的综合建筑体。

2 谷电蓄热系统介绍

谷电蓄热系统的核心是电蓄热锅炉，其采用电热丝将电能转化为热能，以800度以上高温存储在固体蓄热材料中，通过风水交换器输出85度以下热水作为供热热源，是集中供热热源的一种新型模式。由上述可以看出，该系统应用有两个必要条件：谷电和蓄热。谷电（或称低谷电）是相对于白天用电高峰期的说法，由于夜间用电量少，造成了电力的大量损失，物价部门和电力企业通过改变低谷时段电价吸引用户在低谷时段用电，从而实现了削峰填谷、调峰扩容的目的。低谷电价为正常商业用电1/3左右，因为其价格优势使其成为了采暖热源的一种选择。而蓄热的目的，是使该系统将在夜间工作加热的热源存储，在日间持续输出热源用以供暖。谷电蓄热系统一般均采用自动控制系统，可根据使用工况自动运行，无污染、零排放，响应国家十三五规划提出的大力发展绿色清洁能源的指导思想。

3 采暖方案综合比选

3.1 运行费用对比

沈阳地区冬季采暖期一般为5个月，本项目因医疗用途的特殊性，供暖期长达6个月，运行费用在采暖方案经济比较中占据主导地位。北方地区现行的制热热源主要有：无烟煤锅炉、水源热泵、城镇热网、电蓄热锅炉、空气源热泵、天然气锅炉、燃油锅炉。以制热100万大卡为标准，对上述几种热源的运行做对比如下：

（供热量：100万Kcal）

通过上述运行费用对比可以看出，除无烟煤锅炉外（环保不予批建）水源热泵、城镇热网和电蓄热锅炉的运行费用较接近。天然气锅炉因技术较成熟，设备初始投资较低，在北方地区也有较多应用，在此也作为备选方案。

3.2 可行性分析

在上述4种备选方案中，热网接入、电源引入及天然气引入在本项目均具备相应条件，而水源热泵受地质条件及建筑方案影响较大，现对其可行性进行分析。

根据沈阳市地下水资源分布资料，本项目用地处于弱富水期。地质报告显示地质主要为粘土和卵砾石含粘土为主，59米以下为强化风砂岩。一般认为弱富水期的水源热泵单井出水量在30-80m3/h。我们对距离本项目约5公里的某软件学院进行了调研，该工程对水源热泵作为热源进行了水文地质勘察，其报告显示单井出水量仅为30m3/h。沈阳市一般采用水源热泵的项目单井出水量多在100m3/h以上，故本项目初步估计打井数量为正常的3倍以上，费用较高。而从建筑形式上来看，规划审批的建筑方案3个建筑单体的地下室为连通设计，地下室平面面积占用地面积的80%以上，无法满足上述数量水源热泵的打井布置要求（初步估计仅可打井31座）。故，水源热泵不适用于本项目。

3.3 综合比选

通过上述分析，本项目采暖方案3个备选方案为城镇热网、电蓄热锅炉和天然气锅炉。本项目热负荷估算情况如下：

地上面积：121200m2。

地下面积：45500m2。

采暖面积：121200m2。

热负荷估算指标：100W/m2。

总热负荷：12120kW。

以上述热负荷估算为基础，对3个方案的设备配置、使用功能、初始投资和运行费用加以综合比较如下：

需要指出的是：方案C之所以分别配备了谷电蓄热锅炉和燃气锅炉是考虑热源的互为备用，正常运行时谷电蓄热锅炉工作，极寒天气时燃气锅炉作为补充热源。

以设备使用年限为20年考虑，采暖系统综合成本为：

方案A：1238（万元）+554（万元）X20（年）=12318（万元）

方案B：300（万元）+795（万元）X20（年）=16200（万元）

方案C：1376（万元）+461（万元）X20（年）=10596（万元）

从综合成本看，方案C最低，而方案A尚可。从使用功能来看，本项目3个单体功能各异，使用工况不同，冬季采暖的时间需求也不同，故自有热源的可控性优势较为明显。故本项目采用方案C：谷電蓄热系统作为采暖方案。

结束语

近年来，北方地区冬季的空气质量持续恶化，采暖燃煤是其主要原因之一。针对这一情况，国家和地方陆续出台了相关的环保政策与能源替代目标。用电能取代燃油和煤炭是减少大气污染的重要手段之一，本项目采用谷电蓄热系统响应国家蓝天工程和节能减排的指导思想，为“电化辽宁”作出了实质贡献。在实施过程中，我们将着重研究谷电蓄热系统的自动化控制，以提高系统的运行效率，进一步降低能源消耗。

参考文献

[1]《民用建筑供暖通风与空气调节设计规范》GB GB50736-2012 北京：中国建筑工业出版社，2012.

[2]《中华人民共和国国民经济和社会发展第十三个五年规划》“第十篇 加快改善生态环境”.

[3]《关于印发大气污染防治行动计划的通知》国发〔2013〕37号.

[4]《关于加快推进“电化辽宁”工作方案》辽宁省人民政府办公厅，2017.7.22.