南方某小區集中供暖方式的分析

劉永富

摘要：分析南方地區某小區的集中供暖的型式，尋求合適的供暖方案。

關鍵詞：南方供暖;水源熱泵;燃氣鍋爐;熱電聯供

1 背景

“床以外的地方都是遠方，手夠不到的地方都是他鄉，上個廁所都是出差到遙遠的邊疆。”央視名嘴朱廣權無疑是無數南方人的知音，將他們冬季對暖氣的期待刻畫得淋漓盡致。每到供暖季，關于南方供暖的呼聲高漲，部分城市的部分地區已經開始集中供暖，本市某小區售房時也打出集中供暖的廣告吸引購房客。我們就本小區采用的水源熱泵系統（能源站）、燃氣鍋爐、燃氣熱電聯產系統的運行能源消耗量及能源費用（估算）作個對比分析。

該小區一期建筑面積約15萬平方米，總熱負荷約6300KW，供暖全年耗熱量：

Qha=0.0864NQh（ti-ta）/（ti-to，h）

其中Qh=供暖設計熱負荷6300KW，N=88天（日平均溫度低于8℃的天數），ti=18℃，ta=5.5℃，to，h=0.3℃。

Qha=33827.8GJ。

2 不同供暖型式的能源消耗分析：

2.1 江水源熱泵系統

冷熱源采用江水源熱泵系統（能源站為整個片區供能），江水源能源站設置于距離江邊200m左右，小區距離能源站2300m，供回水溫度48/39℃，供回水管平均阻力損失70Pa/m。水源熱泵水源側供回水溫度9/5℃，水源熱泵COP值4.4W/W。能源站內設置熱水泵，該泵揚程克服能源站至換熱站之間的阻力，小區內設置換熱站，換熱站內熱水泵克服換熱站至各戶末端的阻力。

系統耗能估算如下（均按以上工況估算）：

系統側水泵能耗：系統側阻力損失約45mH2O，其中包含能源站內機組及管道閥門阻力9mH2O，能源站至小區內換熱站阻力32.2mH2O，能源站內換熱器3m的阻力損失。平均流量為423.7m3/h。水泵平均效率按75%計算，水泵軸功率為N1=G*H/（367.3ηb）=69KW。電機效率取0.9，水泵總能耗為582.9GJ。

水源側水泵能耗：水源側揚程約45m（其中包含取水口至機房的高差20m），水源側平均流量約940m3/h，水泵平均效率按75%計算，水泵軸功率為N1=G*H/（367.3ηb）=153.6KW。電機效率取0.9，水泵總能耗為1297.6GJ.

機組總能耗為33827.8-/4.4=7688GJ

水源熱泵系統總能耗為9568.5GJ，約2657916.7KW*h。按1元/KW*h計算，能耗部分運行費用約265.8萬元/年。

2.2 小區內設置燃氣鍋爐

采用天然氣鍋爐供暖，鍋爐房設置于本小區內，鍋爐效率按95%計算，鍋爐至末端輸送能耗與水源熱泵空調系統基本相同。天然氣熱值按35.6MJ/Nm3計算，全年需要消耗1000230.6Nm3天然氣，價格按3.28元/Nm3，能耗部分運行費用約328萬元/年。

2.3 采用熱電聯供加水源熱泵系統

若采用燃氣熱電聯供系統，采用發電效率40%的燃氣內燃機或者燃氣輪機發電機組、熱效率為95%的余熱鍋爐及江水源熱泵系統。系統發的電為水源熱泵、水泵提供電能，水源熱泵系統也可以直接從電網取電。聯供系統采用并網運行的方式，優先利用余熱供熱。聯供系統本應該根據逐時負荷曲線計算供熱量及供電量，由于能源站設計供能面積遠大于本小區供暖面積，無法正確估算出發電機合理的容量，發電機容量滿足按本小區供暖需求量作為計算值，這種情況為最有利情況。

本系統滿足小區供能需要消耗的能源計算：

設需要消耗的能源能量為a

則 ?0.6XaX0.95+0.4XaX4.4=33827.8GJ

解得a=14518.4GJ

在最有利情況下相當于需要消耗407819.4Nm3天然氣，價格按3.28元/Nm3，能耗部分運行費用約133.8萬元/年。如考慮發電機容量大小問題，在負荷較高時刻能源站將使用部分市政電源，運行費用按1.3倍計算，約173.9萬元。

3 結語

綜合上述分析，從能源消耗費用的角度來說，能源站能采用熱電聯供的方式所需的能源費用最少，直接在小區地下室設置燃氣熱水鍋爐的運行能源費用最高，但是熱電聯供的初投資肯定最高，小區內設置燃氣鍋爐的初投資最低。

南方供暖雖然呼聲很高，但是用什么型式供暖，初投資多少，供暖費收取多少，能源消耗會增加多少這些都是需要根據每個供熱小區的具體情況作出詳細的深入的分析。不然會出現能源浪費、住戶交不起供暖費用、供暖公司無法維持系統的運營等情況。