高校分散式浴室熱水設(shè)備對比與分析

季 煒

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高校分散式浴室熱水設(shè)備對比與分析

季 煒

[作者單位：蘇州衛(wèi)生職業(yè)技術(shù)學(xué)院]

本文結(jié)合我校書院校區(qū)浴室改造需求，重新比選供水設(shè)備的實(shí)際情況，調(diào)研了常用的幾種滿足宿舍供水的熱水設(shè)備，對各類設(shè)備的特點(diǎn)進(jìn)行了對比，分析其適用場合，認(rèn)為空氣源熱泵裝置較為實(shí)用，具備良好的工程可行性，是高校宿舍浴室供熱的良好解決方案。

高校浴室改造；分散式熱水設(shè)備；綜合性能比

一、引言

高校學(xué)生浴室，受傳統(tǒng)觀念影響和現(xiàn)有設(shè)備熱水供應(yīng)方式的限制，洗浴條件和供水設(shè)備相對落后。隨著經(jīng)濟(jì)發(fā)展和生活條件的改善，學(xué)生對浴室的綜合條件和供水時(shí)間有了新的要求。目前很多高校是集中大型公共浴室洗浴，定時(shí)供應(yīng)熱水，學(xué)生洗浴便捷性差，特別是雨天或冬天時(shí)，學(xué)生投訴意見較多。蘇州衛(wèi)生職業(yè)技術(shù)學(xué)院書院校區(qū)原浴室建造時(shí)間較早，熱源采用市政蒸汽換熱后供水，設(shè)備相對落后陳舊，水溫波動大，時(shí)冷時(shí)熱，難以調(diào)節(jié)。針對這些問題，學(xué)校決定對浴室進(jìn)行改造，考慮新型供熱設(shè)備。

經(jīng)過初步調(diào)研，考察兄弟院校，發(fā)現(xiàn)我國的熱水使用處于起步階段，熱水用量以及熱水設(shè)備方面的投資，遠(yuǎn)低于發(fā)達(dá)國家水平。國內(nèi)相關(guān)的參考資料較少，各院校在熱水設(shè)備的選型時(shí)，缺乏對設(shè)備安全性，前期投入、后期維護(hù)，以及便捷程度等方面綜合考慮，沒有充足的工程建設(shè)資料可供參考。我們認(rèn)為選擇熱水器設(shè)備不能僅從價(jià)格方面考慮，要兼顧熱水器（設(shè)備）的使用效果、供水容量、可靠性、安全性等方面衡量熱水設(shè)備系統(tǒng)是否能能滿足供水需求，在熱水設(shè)備選擇上需兼顧投資成本、運(yùn)行、維護(hù)費(fèi)用、安全性、使用壽命等方面綜合考慮與評價(jià)。

二、案件設(shè)定

書院校區(qū)的浴室改造建設(shè)規(guī)模供2000人/天，浴室在宿舍樓內(nèi)的輔助用房里。本文主要探討熱水設(shè)備選型，因此浴室內(nèi)其它參數(shù)不作討論。根據(jù)衛(wèi)生和儲水方面的相關(guān)要求，供水蓄水箱的設(shè)計(jì)溫度為55℃，依據(jù)供水規(guī)范每人每天以60L計(jì)算，則整個浴室需供熱水120噸／天。由于條件限制，同時(shí)考慮到書院校區(qū)住宿的學(xué)生許多在醫(yī)院實(shí)習(xí)，這些學(xué)生基本在醫(yī)院洗浴，因此本次改造僅按40噸/天的建設(shè)要求考慮。

設(shè)備選型時(shí)涉及到空氣源熱水器和太陽能熱水器等設(shè)備，這類設(shè)備與當(dāng)?shù)貧夂驐l件息息相關(guān)，蘇州地區(qū)屬夏熱冬寒氣候區(qū)，冬季寒冷潮濕，全市年平均氣溫在20℃之間，夏季干球溫度為34℃，濕球溫度為28℃，冬季濕球溫度為－4℃，相對濕度為75％。冬季氣溫平均在0℃左右，最低溫度在－8℃左右。熱水設(shè)備選型冬季室外濕球溫度－4℃；冬季室外相對濕度75％，熱水溫度55℃，補(bǔ)水溫度冬季5℃，全年平均20℃。

三、熱水設(shè)備比較

校書院校區(qū)采用管網(wǎng)蒸汽為熱源加熱水，調(diào)研中遇到的常用設(shè)備有電鍋爐（電熱水器）、燃油鍋爐、燃?xì)忮仩t等，節(jié)能環(huán)保型熱水設(shè)備有太陽能熱水器（輔助電加熱）、普通空氣源熱泵熱水器設(shè)備等，也有部分院校采用購買熱水（汽車運(yùn)輸）的服務(wù)供水。關(guān)于購買熱水，一方面，書院校區(qū)處于市區(qū)，交通不便；另一方面熱源都是工廠廢熱或廢水，雖然國家沒有相關(guān)規(guī)定，但水中鹽份或其他殘留物較多，故本文在此不做討論。結(jié)合我校改造調(diào)研和改造經(jīng)驗(yàn)，對常用的幾類熱水設(shè)備做出比較。

（一）電鍋爐

電鍋爐用電加熱，無污染，熱效率比較高，但總體運(yùn)行成本高。電是高品位能源，我國整體上電力緊缺，從節(jié)能方面要求，也不允許直接用電加熱熱水，故新建工程項(xiàng)目一般不推薦使用電鍋爐。

根據(jù)目前市場情況，120T熱水用電鍋爐的造價(jià)約為40萬元左右，電加熱的效率為90％，每噸熱水的耗電量為：

40000÷860÷90%＝51.7kWh

每噸水消耗的電費(fèi)為：

51.7kWh×0.5元＝25.85元

年消電費(fèi)用為：

25.85元×120噸×270天＝83.75萬元。

電力增容及電力配套設(shè)備費(fèi)用較大，并且需要專門的設(shè)備用房和人員操作和維護(hù)。

（二）燃油鍋爐

燃油鍋爐用燃油加熱，初始投資不高，但會產(chǎn)生嚴(yán)重污染，且安全要求高，需要有專職人員負(fù)責(zé)和維護(hù)，保養(yǎng)難度大且復(fù)雜，需考慮建設(shè)專門的鍋爐房和燃料運(yùn)輸管道等配套設(shè)施。燃油價(jià)格較高，從成本和環(huán)保角度出發(fā)，不推薦使用。

根據(jù)市場情況，120T熱水用油鍋爐的造價(jià)約為40萬元左右，燃油鍋爐的效率為85％，燃油的發(fā)熱量一般計(jì)為10200kcal／kg。則每噸水需要的燃油量為4.6kg，年燃料費(fèi)用為89.42萬元（計(jì)算方法與電鍋爐相同，下文其他設(shè)備的計(jì)算也相同），相關(guān)配套的儲油設(shè)備建設(shè)費(fèi)用未考慮。

（三）燃?xì)忮仩t

燃?xì)忮仩t用天然氣或液化氣加熱，初始投資費(fèi)用比燃油鍋爐高，會有一定污染物排放，并有失火爆炸危險(xiǎn)，需要有專人負(fù)責(zé)看護(hù)，維護(hù)和保養(yǎng)工作量大，此外也需要專門的鍋爐房，鍋爐系統(tǒng)維護(hù)費(fèi)用大，燃?xì)忮仩t跟燃油鍋爐均為高耗能環(huán)境污染類產(chǎn)品，但其污染比燃油鍋爐略小。

120T熱水用液化氣鍋爐的造價(jià)約為40萬元左右。燃?xì)忮仩t的效率為70％，燃?xì)獾陌l(fā)熱量為：8492kcal/m3，則每噸水需要的燃?xì)饬繛?.73 m3，天然氣的價(jià)格以2.5元/ m3計(jì)，年燃料費(fèi)用為89.42萬元。

（四）太陽能熱水器

太陽能熱水器通過采集太陽光照的能量，平時(shí)維護(hù)量少，但受氣候影響大，在沒有陽光照射時(shí)需要其它輔助加熱裝置作為后備。高校學(xué)生比較密集，安裝的太陽集熱管面積需求大，一般很難有充足的空間安裝，同時(shí)考慮到無光照情況下，備用熱源必須能保證正常供水，因此需投資兩套熱力設(shè)備，故設(shè)備投資較高，工程實(shí)施起來有一定的難度。

根據(jù)全國太陽能資源劃分區(qū)域，蘇州處于3類地區(qū)，屬于資源一般地帶，云多雨多，加梅雨期，一年無太陽光照的時(shí)間較長。從1971年到2000年30年的氣象資料看，蘇州平均年日照小時(shí)數(shù)在1817小時(shí)，一年內(nèi)接受的太陽輻射總量約為420～460千焦／平方厘米，全年平均日照為3～4個小時(shí)。

根據(jù)某品牌熱管式真空管太陽能集熱器廠家提供（太陽能資源4類地區(qū)）使用測算的數(shù)據(jù)，在晴天，單位集熱面積在該管的產(chǎn)熱量加熱80升水(溫升50℃)，取安全系數(shù)為50％，則單位面積太陽能集熱器可產(chǎn)生50升熱水（設(shè)計(jì)慣例），則整個系統(tǒng)需太陽能集熱面積2400m2，設(shè)備初投資費(fèi)用約為267.6萬元。

由于太陽能熱水系統(tǒng)對太陽依賴很強(qiáng)，一般配置電加熱為輔助熱源，該類地區(qū)每年有160天左右無法使用太陽能，由于學(xué)校有寒暑假期，全年實(shí)際用水天數(shù)約為270天，占全年64％左右，如根據(jù)此比例推算，需使用其它熱源的天數(shù)約為118天。無陽光照時(shí)耗電量可參照電鍋爐耗電，則太陽能熱水系統(tǒng)的年電能耗費(fèi)用為：36.60萬元。

太陽能板占地面積較大，通常沒有足夠的面積安裝，屋頂承載問題需校驗(yàn)。

（五）空氣源熱水器

空氣源熱泵熱水器是當(dāng)前較為先進(jìn)的熱水設(shè)備之一，可替代熱水鍋爐和太陽能熱水器，在原理和技術(shù)上與空調(diào)類似，通過吸收空氣中的能量，制取熱水。目前普遍的觀點(diǎn)認(rèn)為，熱泵每消耗1kW電能，從環(huán)境中吸取3kW的熱量，向水提供4kW的熱量。其環(huán)保影響與電熱水器一樣，完全沒有污染，優(yōu)勢是比電熱水器節(jié)能75%左右。由于空氣源熱水器的最低工作溫度為－8℃，在江、浙地區(qū)使用時(shí)。空氣源熱泵熱水器的運(yùn)行費(fèi)用約為電熱水器的四分之一，年運(yùn)行費(fèi)用約為18.79萬元，比電熱水器具有更好的經(jīng)濟(jì)性和節(jié)能性。

四、各類熱水設(shè)備的綜合對比較

根據(jù)前文對各類熱水設(shè)備的初投資、運(yùn)行費(fèi)用，以及其它問題的關(guān)注，綜合比較如表1所示。根據(jù)它們的特點(diǎn)，可以將這些熱水設(shè)備分成三類，第一類是直接燃燒能源的鍋爐設(shè)備；第二類是電加熱鍋爐，無污染物排放，但能耗較大；第三類是太陽能和空氣源熱泵熱水器新能源類熱水設(shè)備，無污染物排放且能耗最小。

表1 各類熱水設(shè)備比較（以年運(yùn)行270天計(jì)算）

1、以上費(fèi)用未考慮管道及其它熱量損失。

2、鍋爐房建設(shè)費(fèi)用、占地費(fèi)用等未考慮。電力增容費(fèi)用及相應(yīng)配電設(shè)施建設(shè)費(fèi)用未考慮。

第一類是最為傳統(tǒng)的集中供水設(shè)備，需要專門的設(shè)備房和專業(yè)人員運(yùn)行、維護(hù)。燃油和燃?xì)忮仩t，相對于燃煤鍋爐比較環(huán)保，但尾氣仍存在氧化物、碳化物、硫化物等有害物質(zhì)。鍋爐屬于壓力容器，有一定的安全隱患，需安檢和專業(yè)人員維護(hù)。

第二類，電鍋爐、電熱水器是較為常見的熱水設(shè)備，該類設(shè)備使用比較方便，但存在的觸電、易燃、易爆、易燙傷等安全問題。因大面積應(yīng)用，只要正確安裝和維護(hù)使用，該類產(chǎn)品還是安全的。缺點(diǎn)是能耗大，運(yùn)行費(fèi)用大，優(yōu)點(diǎn)是使用方便。

第三類，太陽能和空氣源熱泵熱水器等熱水設(shè)備。太陽能對太陽依賴較大，在太陽能資源貧乏地區(qū)使用的經(jīng)濟(jì)性較差，優(yōu)勢不是十分明顯。空氣源熱泵熱水器是較為先進(jìn)、安全、可靠的供水設(shè)備，并且十分節(jié)能。但空氣源熱泵熱水器會隨著室外溫度的下降，性能衰減，故不太適宜在寒冷地區(qū)使用或需選用能低溫時(shí)工作的機(jī)組設(shè)備。太陽能系統(tǒng)大面積在學(xué)生公寓中使用時(shí)，樓頂面積基本無法滿足安裝所需太陽能板面積。空氣源熱水器年能耗費(fèi)用相當(dāng)于電熱水器（燃油鍋爐）的1/4，燃?xì)鉄崴鞯?/3，太陽能熱水器的1/2，且空氣能的安裝尺寸也比較小，一般建筑能滿足安裝場所需要。

五、結(jié)論

我們認(rèn)為燃油鍋爐和燃?xì)忮仩t，國家雖然沒有明令淘汰，排放污染物是不爭的事實(shí)，并且安全方面要求較高，建造時(shí)需要專門的獨(dú)立用房和專業(yè)維護(hù)人員，故一般用戶不選用，本文觀點(diǎn)是在新建項(xiàng)目中不推薦。電鍋爐或電熱水器，建設(shè)成本與前兩類相似，但使用和維護(hù)方便，并且安全方面的問題較小，雖然能耗費(fèi)用較大，但對于使用量較小，或短期使用而言，是一個不錯的選擇。如果采用谷電或協(xié)議電價(jià)（部分調(diào)研單位的協(xié)議價(jià)為0.18元/度），則經(jīng)濟(jì)性比較可觀，基本與太陽能熱水器的運(yùn)行費(fèi)用相當(dāng)，但必須有專門的機(jī)房和維護(hù)人員。

太陽能熱水器和空氣能熱水器初始投資較大，但運(yùn)行費(fèi)用相對較低。太陽能熱水器的經(jīng)濟(jì)性與該地區(qū)的太陽能資源關(guān)系密切，故建議在太陽能資源豐富的地區(qū)，人員不是比較集中，且供水量較大的場所使用比較合適。空氣能熱水器，從其初始投資和運(yùn)行費(fèi)用上看，比太陽能熱水器有優(yōu)勢，且所占用的場地較小，無特殊要求，故筆者認(rèn)為是高校浴室供水設(shè)備良好的選擇。

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（責(zé)任編輯：張寶嶺）