关于不同供热方式的运行经济性比较

柴雁鹏 山西潞安工程勘察设计咨询有限责任公司

1 引言

由于环保政策要求日趋严格，各地的小型燃煤锅炉被陆续淘汰，冬季供热成为影响民生的重要问题。为满足环保要求，各建设单位一直在致力寻找经济合理的热源进行代替。近年来，市场上出现了五花八门的供热设备，例如超低温空气源热泵、电磁锅炉、量子能电锅炉、模块式燃气锅炉等。各类型的供热设备厂家对自己的产品也是极力宣传，从环保、节能、运行经济性等方面体现自身设备的优越性，使建设单位眼花缭乱、无从下手选择。

在选择供热方式的影响因素中，供热方式运行的经济性是选择供热方式的重要依据，通过客观的计算，对不同供热方式热源的经济性进行比较，再结合建设单位和建设地点的实际情况，最终选择对建设单位来说最合理的供热方式。

2 常见供热热源方式

供热的方式有很多，市场上也有很多生产供热设备的厂家。但是无论设备厂家如何包装宣传，从供热原理来说，除燃煤锅炉房外，常见的供热方式包括集中供热管网、燃气锅炉房、电锅炉房、热泵系统。集中供热管网多为热电厂的余热管网，用热单位直接引入其供热管道，通过热力站等设施后供用户使用；燃气锅炉是指用天然气作为燃料的锅炉；电锅炉是指将电能直接转换为热能的设备；热泵系统是充分利用低品位热能的装置。

3 年耗热量计算

本文以山西省长治市襄垣县作为计算的供热地点，供热热负荷按10MW（假设该部分负荷均为建筑采暖热负荷）进行计算。根据CJJ 34—2010《城镇供热管网设计规范》3.2.1公式，采暖年耗热量按下式计算：

式中：

Qa— —全年耗热量（GJ）；

N— —采暖天数（d），采暖天数为131d；

Qh— —设计热负荷（kW）；

ti— —采暖室内计算温度（℃），按20℃计算；

ta——冬季室外平均温度（℃），取-1.3℃；

to——采暖室外计算温度（℃），取-12℃；

经计算，年耗热量为75338.1GJ。

4 不同供热方式热源费用计算

4.1 集中供热管网

集中供热管网是利用供热管线，将供热管网的热媒引至供热地点。目前，集中供热的收费方式主要是按热量收费，即按每年实际耗热量进行计费。根据市场调查，长治市襄垣地区的收费标准约为45元/GJ，根据上述年耗热量计算结果，集中供热的年热源费用约为45×75338.1=339.0万元。

4.2 燃气锅炉房

燃气锅炉顾名思义是指以天然气为原料的锅炉，天然气燃烧所产生的热能来加热锅炉的媒介。燃气锅炉房的热源费用为所消耗天然气的费用，因此需根据设计年耗热量计算出天然气的耗气量。天然气耗气量根据下式计算：

式中：

V——天然气耗气量（m3）；

Qa——全年耗热量（GJ）；

η——锅炉热效率，按90%计算；

q— —天然气热值，标准状态下天然气热值为8400大卡，合0.035GJ。

经计算，整个采暖季所需消耗的天然气体积约为239.2万方，天然气价格按4元/m3计算，采用燃气锅炉房供热每个采暖季热源费用为4×239.2=956.8万元。当然，由于天然气的价格根据市场的变动在不断波动，本次计算是以近些年襄垣地区的平均气价进行的计算。

4.3 电锅炉房

电锅炉是以电力为能源，将其转换为热能的装置。电锅炉的热源费用为所消耗的电能，无论采用何种形式的电加热设备，要获得足够的热量，在理想状态下，必须消耗等量的电能（1kW·h=3600kJ）。电锅炉转换效率按95%计算，采暖年耗热量为75338.1GJ时，需消耗电能79303.3GJ，合计2202.9万kW·h。供电费用按0.75元/度计算，采暖季采暖所需的供电费用为0.75×2202.9=1652.2万元。

4.4 热泵系统

常见的热泵系统有空气源热泵、水源热泵、地源热泵，热泵是一种充分利用低品位热能的高效节能装置，利用电能使热量从低温物体流向高温物体的装置。不同热泵在供热工况下的能效比不同，地源热泵和水源热泵在供热工况下的能效比约为4；空气源热泵在供热工况下的能效比受室外环境温度影响较大，室外温度良好时（12℃左右），其能效比可达4左右，室外温度较低时（-12℃左右），其能效比仅为2。本次计算以其最高能效比来作为计算依据，即能效比为4时，采暖年耗热量为75338.1GJ，需消耗电能18834.5GJ，合计523.2万kW·h。供电费用按0.75元/度计算，则热泵采暖季采暖所需的供电费用为0.75×523.2=392.4万元。

5 结论

根据上述计算结果可知，在不同的供热方式中，采用集中供热管网的方式热源费用最低，热泵系统次之，然后是燃气锅炉，采用电锅炉加热方式的热源费用最高，在选择热源时，集中供热管网的优先级就最高，当然这也只是在选择供热方式时需考虑的因素之一。

影响选择供热方式的因素还有很多，例如初投资费用、供气和供电状况、建设地水环境和地质状况等。举个简单的例子，多数中小型企业距离城市较远，附近无集中供热管网，那么就要考虑其他供热方式，根据上述计算结果，除供热管网外，费用较低的就是热泵系统，但热泵系统也有出水温度较低的缺点，是否能满足供热需求；选择燃气锅炉是否有稳定的供气气源，选择电锅炉是否有足够的供电负荷等。

供热问题是关乎民生的重大问题，不仅关系着建设单位的经济投入，更是关系着职工百姓的生活质量。选择热源，首先是要能满足建设单位的供热要求，在此基础上再考虑热源费用等因素，不要盲目的从众选择，了解供热的基本原理，掌握大概的经济费用，才能做出正确的选择。