基于電壓縮式供熱的集中供暖與燃?xì)馊紵岱桨副容^

基于電壓縮式供熱的集中供暖與燃?xì)馊紵岱桨副容^

在這項(xiàng)工作中，我們比較了冬季和夏季使用集中供暖的能耗（方案1）以及夏季使用電壓縮冷水機(jī)組和冬季使用集中供暖方式（方案2）的經(jīng)濟(jì)性。比較內(nèi)容包括投資成本、使用成本、年總成本（年單位成本）和單次能源消耗量，并分析了氣風(fēng)扇裝置的適用性。在方案2中冬季采用集中供暖是考慮到在天津市的總體發(fā)展規(guī)劃中,為改善市區(qū)的空氣環(huán)境質(zhì)量,已明確規(guī)定市中環(huán)線以?xún)?nèi)地區(qū)不再建設(shè)燃煤鍋爐房?，F(xiàn)有的10t/h以下小鍋爐房也將逐步拆除或改為燃?xì)?燃油)鍋爐。市區(qū)供熱將以熱電廠、現(xiàn)有大型區(qū)域鍋爐房及中環(huán)線以外新建大型區(qū)域鍋爐房+換熱站的供熱模式為主。本文分析的冷熱源服務(wù)對(duì)象為面積1000～60000m2的公共建筑。由于這類(lèi)建筑大多建于市中心繁華地帶,且供熱負(fù)荷不大,沒(méi)有自建小型鍋爐房的可能性。供熱模式為直接由城市供熱管網(wǎng)供熱或采用與夏季空調(diào)系統(tǒng)共用的直燃機(jī)供熱。1比較分析的例子1.1兩方案初投資對(duì)比目前市場(chǎng)上的燃?xì)馕帐娇照{(diào)機(jī)組生產(chǎn)廠商及電壓縮式冷水機(jī)組的生產(chǎn)廠商很多,機(jī)組的價(jià)格對(duì)整個(gè)初投資的影響極大。通過(guò)廣泛的市場(chǎng)調(diào)研及對(duì)不同類(lèi)型、不同規(guī)格機(jī)組的分析,得出兩種方案所用機(jī)組的價(jià)格比較結(jié)果,見(jiàn)圖1。從圖1可見(jiàn),燃?xì)馕帐綑C(jī)組的價(jià)格始終高于電壓縮式機(jī)組,且隨著制冷量的增大,兩方案的差距呈增大趨勢(shì)。造成兩方案初投資差異的另一主要原因是兩種方案所需的機(jī)房面積有一定的區(qū)別,因此機(jī)房土建費(fèi)用不同,見(jiàn)圖2。從圖2可看出,建筑面積在1000～5000m2范圍內(nèi),兩方案機(jī)房造價(jià)相差不大;在6000～10000m2范圍內(nèi),方案2高于方案1;而大于25000m2時(shí),方案1大大高于方案2。綜合機(jī)組設(shè)備費(fèi)、材料費(fèi)、機(jī)房土建費(fèi)和系統(tǒng)安裝費(fèi),兩方案初投資的比較見(jiàn)圖3。圖3顯示,建筑面積在5000m2以下時(shí),方案2有優(yōu)勢(shì);5000～8000m2范圍內(nèi),兩方案差別不太明顯;8000m2以上則逐漸顯現(xiàn)出方案1的優(yōu)勢(shì),且這一優(yōu)勢(shì)隨建筑面積的增大呈加大的趨勢(shì)。1.2運(yùn)營(yíng)成本的比較分析1.2.1固定費(fèi)用分析在固定費(fèi)用計(jì)算中,機(jī)組壽命均按15a考慮,機(jī)房按30a考慮。利息按一半補(bǔ)償年限計(jì)算,年利率取5.85%。兩種方案的固定費(fèi)用變化趨勢(shì)見(jiàn)圖4。從圖4可見(jiàn),在固定費(fèi)用上方案1始終處于劣勢(shì),且當(dāng)建筑面積大于20000m2后這種劣勢(shì)進(jìn)一步加大。1.2.2兩種方案的運(yùn)行費(fèi)用比較在年運(yùn)行費(fèi)用中,電費(fèi)和燃料費(fèi)對(duì)方案比較的影響最大,而水費(fèi)、人工費(fèi)和維護(hù)管理費(fèi)區(qū)別不大。由于集中供熱目前仍按面積收費(fèi),因此對(duì)方案2影響較大。在分析計(jì)算中,電價(jià)取0.488元/(kWh);天然氣熱值取42998kJ/m3,價(jià)格為1.80元/m3;集中供熱費(fèi)按天津市供熱辦公室的規(guī)定取21.00元/m2(包括運(yùn)行維護(hù)費(fèi)用)。兩種方案的運(yùn)行費(fèi)用比較見(jiàn)圖5。圖5顯示,方案2的年運(yùn)行費(fèi)用始終高于方案1。建筑面積10000m2以下時(shí)這種差距增長(zhǎng)較為緩慢,但高于10000m2后這種差別呈迅速加大的趨勢(shì)。1.2.3年經(jīng)常費(fèi)用比較以上分析表明,在年固定費(fèi)用上,方案2處于優(yōu)勢(shì),在年運(yùn)行費(fèi)用上則正相反。將兩項(xiàng)費(fèi)用綜合考慮,年經(jīng)常費(fèi)用比較見(jiàn)圖6。圖6顯示,建筑面積小于5000m2時(shí),方案1的年經(jīng)常費(fèi)用略高于方案2;大于7000m2后,方案2年經(jīng)常費(fèi)用的增加速度大大高于方案1。2其他因素對(duì)這兩個(gè)方案的影響2.1變化對(duì)兩方案經(jīng)濟(jì)性的影響上述分析中所采用的燃?xì)鈨r(jià)格為1.80元/m3,公共建筑燃?xì)鈨r(jià)格為2.1元/m3。實(shí)際上,目前較大規(guī)模的燃?xì)庥脩?hù)能夠得到程度不一的優(yōu)惠。燃?xì)鈨r(jià)格對(duì)燃?xì)饪照{(diào)的年運(yùn)行費(fèi)用和年經(jīng)常費(fèi)用影響很大。因此有必要分析燃?xì)鈨r(jià)格波動(dòng)對(duì)兩方案經(jīng)濟(jì)性的影響。圖7中所取燃?xì)鈨r(jià)格分別為1.0,1.2,1.4,1.6,1.8,2.0元/m3(相對(duì)應(yīng)的曲線從下至上)。圖7所顯示的情況較為復(fù)雜,兩方案的優(yōu)勢(shì)在很大程度上受建筑面積、燃?xì)鈨r(jià)格的制約。以建筑面積不小于4000m2為例,方案1顯現(xiàn)優(yōu)勢(shì)的轉(zhuǎn)折點(diǎn)分別為:1.0元/m3,4000m2;1.2元/m3,4240m2;1.4元/m3,4490m2;1.6元/m3,4720m2;1.8元/m3,4940m2;2.0元/m3,7300m2。另外圖7還顯示出,當(dāng)燃?xì)鈨r(jià)格為2.0元/m3、建筑面積在5500～6400m2之間和燃?xì)鈨r(jià)格為1.9元/m3時(shí),兩方案的年經(jīng)常費(fèi)用十分接近。2.2kwh型分布前面分析中采用的電價(jià)為0.488元/kWh(市價(jià))。目前的電價(jià)相對(duì)于其他能源來(lái)說(shuō)是偏低的,因此仍有上升空間。在以下分析中電價(jià)取0.45～0.55元/(kWh)。圖8為電價(jià)波動(dòng)對(duì)兩方案年經(jīng)常費(fèi)用的影響情況。由于燃?xì)饪照{(diào)的耗電量很小,因此電價(jià)波動(dòng)對(duì)其年經(jīng)常費(fèi)用的影響很小。而電價(jià)波動(dòng)對(duì)方案2的運(yùn)行費(fèi)用影響較大,對(duì)其年經(jīng)常費(fèi)用的影響則不明顯。但從圖中仍然可以看出,兩方案優(yōu)勢(shì)轉(zhuǎn)折點(diǎn)所在面積區(qū)間的影響不大,因此在0.45～0.55元/(kWh)電價(jià)區(qū)間內(nèi)仍可認(rèn)為建筑面積大于7000m2時(shí)方案1處于優(yōu)勢(shì)地位。2.3供暖收費(fèi)價(jià)格單位面積供暖費(fèi)用的計(jì)算十分復(fù)雜,而且政策性極強(qiáng),目前是由政府有關(guān)部門(mén)根據(jù)綜合測(cè)算結(jié)果確定。但隨著市場(chǎng)經(jīng)濟(jì)的進(jìn)一步發(fā)展和各種相關(guān)材料(煤、水、電、工資等)價(jià)格的變動(dòng),也不可否認(rèn)今后幾年供暖價(jià)格會(huì)有所波動(dòng)。前述分析中采用的是2001年天津市公共建筑的供暖收費(fèi)價(jià)格。以下分析中供暖價(jià)格取15～25元/m2。比較結(jié)果見(jiàn)圖9。圖中曲線由下至上所對(duì)應(yīng)的供暖費(fèi)分別為15,17,19,21,23,25元/m2。同樣,兩方案的優(yōu)勢(shì)在很大程度上受建筑面積、供暖費(fèi)的制約,當(dāng)建筑面積在4000～15500m2之間時(shí),方案1逐漸顯現(xiàn)優(yōu)勢(shì),其轉(zhuǎn)折點(diǎn)分別為:供暖費(fèi)15元/m2,15500m2;供暖費(fèi)17元/m2,7700m2;供暖費(fèi)19元/m2,7400m2;供暖費(fèi)21元/m2,7000m2;供暖費(fèi)23元/m2,4600m2;供暖費(fèi)25元/m2,4300m2。當(dāng)建筑面積大于15500m2后,方案1處于優(yōu)勢(shì),且這一優(yōu)勢(shì)隨建筑面積的增大而迅速加大。2.4供熱能耗及水資源量計(jì)算本文對(duì)兩方案一次能耗的比較中所取主要參數(shù)如下:電廠供電效率30%(全國(guó)平均值);電力輸配效率90%(全國(guó)平均值);燃?xì)鉄嶂?2998kJ/m3;供暖熱指標(biāo)46.2W/m2;鍋爐熱效率72%(鍋爐容量≥7.0MW);供熱管網(wǎng)輸送效率90%;熱水輸送能耗9.9MJ/m2;冬季供暖時(shí)間120天(天津市)。按以上參數(shù)和兩方案對(duì)各種能源的消耗量進(jìn)行計(jì)算得到的結(jié)果見(jiàn)圖10。由圖10可看到,方案2的一次能源消耗量始終高于方案1,且隨著建筑面積的增大這一差額迅速增大,幾乎是線性關(guān)系,方案2的一次能源消耗量是方案1的1.6～2.2倍,也就是說(shuō),方案1比方案2節(jié)能60%～120%,因此從一次能源消耗量的角度看,方案1遠(yuǎn)遠(yuǎn)優(yōu)于方案2。3燃?xì)饪照{(diào)在第2座kwh的種3.1在初投資上,方案1的優(yōu)勢(shì)主要體現(xiàn)在建筑面積8000m2以上的建筑上。而在運(yùn)行費(fèi)用上,方案2始終高于方案1,特別是建筑面積大于10000m2后這一差別迅速增大。3.2在使用期限內(nèi)的年經(jīng)常費(fèi)用方面,方案1的優(yōu)勢(shì)主要表現(xiàn)在建筑面積大于7000m2時(shí)具有較好的經(jīng)濟(jì)效益。3.3較低的燃?xì)鈨r(jià)格有利于擴(kuò)大方案1在年經(jīng)常費(fèi)用上的優(yōu)勢(shì),并有利于在較小建筑面積的建筑中推廣燃?xì)饪照{(diào)。電價(jià)取0.45～0.55元/(kWh)對(duì)方案1在5000m2以上建筑中的優(yōu)勢(shì)影響不大。集中供暖費(fèi)用對(duì)方案2影響很大,特別是建筑面積為4000～15500m2時(shí)。當(dāng)建筑面積大于15500m2時(shí),即使集中供暖費(fèi)用降為15元/m2,燃?xì)饪照{(diào)也處于絕對(duì)優(yōu)勢(shì)。3.4在一次能源消耗上,方