谷電蓄熱系統在北方采暖地區的應用分析

李雷

摘 要：闡述了谷電蓄熱系統的技術方案，對北方地區現有的采暖方案進行了技術和經濟分析，確定以谷電蓄熱系統作為遼寧權健腫瘤醫院項目的采暖方案。

關鍵詞：環保；電能替代；電采暖；電蓄

1 遼寧權健腫瘤醫院項目基本情況

遼寧權健腫瘤醫院是由民營企業權健集團獨資建設的盈利性三級甲等腫瘤專科醫院，建成后將成為囊括醫療、康復、科研及會議為主要功能大型綜合醫療機構，是權健集團旗下連鎖經營的6家腫瘤醫院之一。項目基本情況如下：

項目地址：沈陽市沈北新區蒲豐路6號。

計劃總投資：13億元。

用地面積：80730平方米。

建筑面積：166700平方米。

建筑密度：30.1%。

容積率：1.5。

綠地率：30%。

項目擬建設以門診綜合樓、康復中心、國際醫學會議交流中心為主要建筑單體，配套相關功能建筑的綜合建筑體。

2 谷電蓄熱系統介紹

谷電蓄熱系統的核心是電蓄熱鍋爐，其采用電熱絲將電能轉化為熱能，以800度以上高溫存儲在固體蓄熱材料中，通過風水交換器輸出85度以下熱水作為供熱熱源，是集中供熱熱源的一種新型模式。由上述可以看出，該系統應用有兩個必要條件：谷電和蓄熱。谷電（或稱低谷電）是相對于白天用電高峰期的說法，由于夜間用電量少，造成了電力的大量損失，物價部門和電力企業通過改變低谷時段電價吸引用戶在低谷時段用電，從而實現了削峰填谷、調峰擴容的目的。低谷電價為正常商業用電1/3左右，因為其價格優勢使其成為了采暖熱源的一種選擇。而蓄熱的目的，是使該系統將在夜間工作加熱的熱源存儲，在日間持續輸出熱源用以供暖。谷電蓄熱系統一般均采用自動控制系統，可根據使用工況自動運行，無污染、零排放，響應國家十三五規劃提出的大力發展綠色清潔能源的指導思想。

3 采暖方案綜合比選

3.1 運行費用對比

沈陽地區冬季采暖期一般為5個月，本項目因醫療用途的特殊性，供暖期長達6個月，運行費用在采暖方案經濟比較中占據主導地位。北方地區現行的制熱熱源主要有：無煙煤鍋爐、水源熱泵、城鎮熱網、電蓄熱鍋爐、空氣源熱泵、天然氣鍋爐、燃油鍋爐。以制熱100萬大卡為標準，對上述幾種熱源的運行做對比如下：

（供熱量：100萬Kcal）

通過上述運行費用對比可以看出，除無煙煤鍋爐外（環保不予批建）水源熱泵、城鎮熱網和電蓄熱鍋爐的運行費用較接近。天然氣鍋爐因技術較成熟，設備初始投資較低，在北方地區也有較多應用，在此也作為備選方案。

3.2 可行性分析

在上述4種備選方案中，熱網接入、電源引入及天然氣引入在本項目均具備相應條件，而水源熱泵受地質條件及建筑方案影響較大，現對其可行性進行分析。

根據沈陽市地下水資源分布資料，本項目用地處于弱富水期。地質報告顯示地質主要為粘土和卵礫石含粘土為主，59米以下為強化風砂巖。一般認為弱富水期的水源熱泵單井出水量在30-80m3/h。我們對距離本項目約5公里的某軟件學院進行了調研，該工程對水源熱泵作為熱源進行了水文地質勘察，其報告顯示單井出水量僅為30m3/h。沈陽市一般采用水源熱泵的項目單井出水量多在100m3/h以上，故本項目初步估計打井數量為正常的3倍以上，費用較高。而從建筑形式上來看，規劃審批的建筑方案3個建筑單體的地下室為連通設計，地下室平面面積占用地面積的80%以上，無法滿足上述數量水源熱泵的打井布置要求（初步估計僅可打井31座）。故，水源熱泵不適用于本項目。

3.3 綜合比選

通過上述分析，本項目采暖方案3個備選方案為城鎮熱網、電蓄熱鍋爐和天然氣鍋爐。本項目熱負荷估算情況如下：

地上面積：121200m2。

地下面積：45500m2。

采暖面積：121200m2。

熱負荷估算指標：100W/m2。

總熱負荷：12120kW。

以上述熱負荷估算為基礎，對3個方案的設備配置、使用功能、初始投資和運行費用加以綜合比較如下：

需要指出的是：方案C之所以分別配備了谷電蓄熱鍋爐和燃氣鍋爐是考慮熱源的互為備用，正常運行時谷電蓄熱鍋爐工作，極寒天氣時燃氣鍋爐作為補充熱源。

以設備使用年限為20年考慮，采暖系統綜合成本為：

方案A：1238（萬元）+554（萬元）X20（年）=12318（萬元）

方案B：300（萬元）+795（萬元）X20（年）=16200（萬元）

方案C：1376（萬元）+461（萬元）X20（年）=10596（萬元）

從綜合成本看，方案C最低，而方案A尚可。從使用功能來看，本項目3個單體功能各異，使用工況不同，冬季采暖的時間需求也不同，故自有熱源的可控性優勢較為明顯。故本項目采用方案C：谷電蓄熱系統作為采暖方案。

結束語

近年來，北方地區冬季的空氣質量持續惡化，采暖燃煤是其主要原因之一。針對這一情況，國家和地方陸續出臺了相關的環保政策與能源替代目標。用電能取代燃油和煤炭是減少大氣污染的重要手段之一，本項目采用谷電蓄熱系統響應國家藍天工程和節能減排的指導思想，為“電化遼寧”作出了實質貢獻。在實施過程中，我們將著重研究谷電蓄熱系統的自動化控制，以提高系統的運行效率，進一步降低能源消耗。

參考文獻

[1]《民用建筑供暖通風與空氣調節設計規范》GB GB50736-2012 北京：中國建筑工業出版社，2012.

[2]《中華人民共和國國民經濟和社會發展第十三個五年規劃》“第十篇 加快改善生態環境”.

[3]《關于印發大氣污染防治行動計劃的通知》國發〔2013〕37號.

[4]《關于加快推進“電化遼寧”工作方案》遼寧省人民政府辦公廳，2017.7.22.