天津市村鎮(zhèn)中小學(xué)校“煤改電”技術(shù)經(jīng)濟(jì)分析

王 飛 律寶瑩

0 引言

建筑能耗占建筑行業(yè)總能耗80%以上，而供暖能耗占總建筑能耗的50%～60%，燃燒煤炭是最主要的供暖方式。據(jù)統(tǒng)計，PM2.5 來源包括各種燃料燃燒，如發(fā)電、冶金、等各種工業(yè)過程中排放的煙塵以及各類交通工具在運(yùn)行過程向大氣中排放的尾氣，其中燃煤占比約為18%。燃燒煤炭是我國目前最主要的溫室氣體排放源，煤炭資源消耗占有總體能源消耗比重過高，這就造成嚴(yán)重大氣污染、霧霾，對社會生產(chǎn)和人民健康產(chǎn)生極大威脅，所以尋求清潔能源來替代煤炭供暖是非常必要的。針對供暖需要消耗大量煤炭的問題，目前提出來的主要措施是“煤改電”。通過“煤改電”，既可以減少人口密集區(qū)的PM2.5 排放量，又可以優(yōu)化配置能源消耗結(jié)構(gòu)，推動社會能源結(jié)構(gòu)轉(zhuǎn)型。

1 項(xiàng)目概況

本項(xiàng)目為天津市村鎮(zhèn)某中小學(xué)校主教學(xué)樓，總面積為5 300 m2，建筑共四層。該項(xiàng)目建于1999 年，地處天津市武清區(qū)。為了降低污染、節(jié)約能源提升供暖質(zhì)量，對建筑物安裝空調(diào)系統(tǒng)供暖以代替燃煤供暖系統(tǒng)。

2 外圍護(hù)結(jié)構(gòu)節(jié)能改造方案

外墻原有的基礎(chǔ)上加上20 mm 厚的擠塑聚苯乙烯泡沫塑料保溫板；將窗戶更換為雙層玻璃的斷橋鋁合金窗，中間為9 mm 厚的真空。改造后，既有建筑的圍護(hù)結(jié)構(gòu)的保溫性能能得到了很大的改善。

3 節(jié)能改造方案經(jīng)濟(jì)技術(shù)對比

根據(jù)天津市的地理位置及氣候條件，綜合考慮經(jīng)濟(jì)、施工難度，提出三種熱源改造方案，并從技術(shù)、經(jīng)濟(jì)等方面對三種方案進(jìn)行對比分析：

方案一：空氣源熱泵；方案二：電鍋爐；方案三：土壤源熱泵。

3.1 負(fù)荷計算

利用e-Quest 對建筑進(jìn)行建模，通過各項(xiàng)輸入?yún)?shù)，如圖1 所示。

圖1 改造前后建筑全年冷熱負(fù)荷

由圖1 可以看出，最大熱負(fù)荷出現(xiàn)時間在12 月，改造前全年最大熱負(fù)荷為186k W，改造后為110 KW；最大冷負(fù)荷出現(xiàn)時間在7 月，改造前全年最大冷負(fù)荷為 312k W，改造后為251 KW。節(jié)能效果顯著。

3.2 系統(tǒng)方案及費(fèi)用分析

天津市供暖時間為 2018 年 11 月 15 日～2019 年 3 月 1 日（中小學(xué)寒假不供暖，周六、日不供暖），總供暖時間為57 天；天津市用電峰谷時段劃分：平段7:00～8:00、11:00～18:00；高峰時段8:00～11:00、18:00～23:00；低谷時段 23:00～7:00，電價分別為：平段0.7506 元/千瓦時；高峰時段1.1174 元/千瓦時；低谷時段0.4661 元/千瓦時。

根據(jù)以上數(shù)據(jù)分析，最佳的供暖系統(tǒng)為空氣源熱泵散熱器供暖系統(tǒng)，相對應(yīng)地，電鍋爐散熱器供暖由于其耗電量大，成為最不利的供暖方式。空氣源熱泵供暖系統(tǒng)運(yùn)行電費(fèi)高，但是初投資較低；電鍋爐耗電量雖然大，但由于可以實(shí)施“削峰填谷”的優(yōu)勢（電鍋爐可以在夜晚電費(fèi)較低時運(yùn)行進(jìn)行存儲），電費(fèi)并不是很高，但是初投資較高，能源消耗大，所以為最不利的供暖方式；土壤源熱泵運(yùn)行費(fèi)用比空氣源熱泵少，但是初投資大，經(jīng)濟(jì)效益差。

3.4 改造前后經(jīng)濟(jì)性對比

對外圍護(hù)結(jié)構(gòu)改造前的建筑，進(jìn)行空調(diào)系統(tǒng)設(shè)計。空調(diào)系統(tǒng)選擇 2 臺空氣源熱泵 TCA401×He，3 臺水泵 SLG20×2；改造后，需要 1 臺空氣源熱泵 TCA401×He，2 臺水泵 SLG20×2。通過對比，改造后供暖系統(tǒng)初投資為21.11 萬元，改造后初投資節(jié)省了17.69 萬元；改造前電費(fèi)為3.7 萬元改造后為2.6 萬元，節(jié)能率32%。

表1 不同供暖系統(tǒng)初投資及運(yùn)行費(fèi)用

4 結(jié)論

（1）本項(xiàng)目改造后，通過模擬和分析試運(yùn)行數(shù)據(jù)，改造后空調(diào)系統(tǒng)能達(dá)到所需求的供暖要求；（2）建筑圍護(hù)結(jié)構(gòu)改造后比改造前可節(jié)省約80%的費(fèi)用，節(jié)能效果在30%以上；（3）本文以天津市村鎮(zhèn)某小學(xué)校主教學(xué)樓作為“煤改電”分析，可為“煤改電”改造項(xiàng)目提供經(jīng)驗(yàn)和思路。