居民用戶天然氣供暖方案

摘 要

摘要：以包頭市北部新區(qū)居民用戶的天然氣供暖方案為例，對比分析了燃氣壁掛爐供暖、燃氣壁掛爐與太陽能聯(lián)合供暖、模塊式燃氣鍋爐樓棟供暖、燃氣區(qū)域鍋爐房供暖、燃氣熱泵空調(diào)供
摘要：以包頭市北部新區(qū)居民用戶的天然氣供暖方案為例，對比分析了燃氣壁掛爐供暖、燃氣壁掛爐與太陽能聯(lián)合供暖、模塊式燃氣鍋爐樓棟供暖、燃氣區(qū)域鍋爐房供暖、燃氣熱泵空調(diào)供暖、燃氣冷熱電三聯(lián)供、天然氣紅外線輻射供暖7種供暖方案的技術特點，對比較適合居民用戶供暖的前4種方案進行了工程建設造價和運行費用對比分析。燃氣壁掛爐供暖方案工程造價最低，運行費用較少，節(jié)能效果較好；燃氣壁掛爐與太陽能聯(lián)合供暖方案工程造價最高，但其運行費用最少，節(jié)能效果最佳。
關鍵詞：天然氣供暖；燃氣壁掛爐；燃氣區(qū)域鍋爐房；模塊式燃氣鍋爐
Natural Gas Heating Scheme for Domestic Users
QIAN Wenbin，ZHANG Yang，LI Danhua，WANG Hai
Abstract：Taking the natural gas heating scheme for domestic users in northern new area of Baotou City as example，the technical characteristics of seven heating schemes including wall-mounted gas boiler heating，combined heating with wall-mounted gas boiler and solar energy，modular gas boiler building heating，regional gas boiler room heating，heat pump air-conditioning system heating，combined cooling，heat and power system heating and gas-fired infrared radiant heating are compared and analyzed.The project cost and operation cost of the first four heating schemes suitable for domestic users are compared and analyzed.The project cost is the minimum，operation cost is lower and energy-saving efficiency is better for wall-mounted gas boiler heating.The project cost is the maximum，but operation cost is the lewest and energy.saving efficiency is the best for combined heating with wall-mounted gas boiler and solar energy.
Key words：natural gas heating；wall-mounted gas boiler；regional gas boiler room； modular gas boiler
1 概述
    我國天然氣利用和建筑行業(yè)的快速發(fā)展，使得在城市里大量使用天然氣的條件逐漸成熟。國家節(jié)能減排和環(huán)境保護的要求，對城市供暖和集中供熱事業(yè)提出了新的挑戰(zhàn)，也產(chǎn)生了以天然氣為熱源進行區(qū)域供暖的需求。
    根據(jù)包頭市城市總體規(guī)劃，在110國道以北、包白公路兩側(cè)規(guī)劃建設北部新區(qū)。北部新區(qū)包括3個功能區(qū)：石拐新區(qū)，以居住、商業(yè)、行政區(qū)域為主；職教園區(qū)，以職業(yè)技術學院及其配套設施為主；青山區(qū)北部裝備園區(qū)，以工業(yè)園區(qū)為主。北部新區(qū)規(guī)劃居住建筑面積為460×104m2，約4.6×104戶。由于包頭市熱源緊張，居民用戶的供暖問題亟待解決。本文以包頭市北部新區(qū)的居民用戶為例，對其供暖方案進行探討。
2 各種供暖方案的主要設備及特點
   經(jīng)過調(diào)研分析，包頭市北部新區(qū)的天然氣供暖可選方案主要有7種，以下針對其主要設備和特點分別進行論述。
   ① 燃氣壁掛爐供暖
   每戶居民單獨安裝燃氣壁掛爐，負責本戶居民的冬季供暖及全年的熱水供應。該方案可根據(jù)用戶需要進行分時段供暖，室內(nèi)溫度隨時可調(diào)，室內(nèi)環(huán)境舒適性較高，并具有使用便捷、節(jié)能環(huán)保等優(yōu)點[1～2]。
 ② 燃氣壁掛爐與太陽能聯(lián)合供暖
   本方案的主要設備為單戶燃氣壁掛爐與太陽能熱水器等，結(jié)合了燃氣壁掛爐和太陽能熱水器的優(yōu)點，具有良好的經(jīng)濟效益。雖然本方案增加了部分設備投入，但可節(jié)約大量能源，降低了運行費用[3]。
   ③ 模塊式燃氣鍋爐樓棟供暖
   根據(jù)供暖面積大小，將小型模塊式燃氣鍋爐安裝在建筑物底層或樓頂，負責單棟樓供暖。本方案具有熱效率高、運行費用低、節(jié)省熱網(wǎng)造價等優(yōu)點。但由于不能獨立調(diào)節(jié)供暖時段和室內(nèi)溫度，無法進行節(jié)能控制，具有管理相對復雜、用戶滿意度較差等缺點。
    ④ 燃氣區(qū)域鍋爐房供暖
    本方案建設燃氣區(qū)域鍋爐房，負責整個居民小區(qū)的供熱。此方案屬于傳統(tǒng)的集中供熱方式，其供熱效果較好，但鍋爐房建設和小區(qū)熱網(wǎng)建設造價高，熱損失大，運行費用高。
    ⑤ 燃氣熱泵空調(diào)供暖
   燃氣熱泵空調(diào)采用燃氣內(nèi)燃機驅(qū)動空氣源熱泵進行供熱和供冷，并副產(chǎn)部分熱水。本方案的設備集中成橇，安裝方便、配置靈活、高效節(jié)能[4～5]，可平抑天然氣供應冬夏季峰谷差。但其建設造價較高，待具備條件后可采用此方案。
    ⑥ 燃氣冷熱電三聯(lián)供
    燃氣冷熱電三聯(lián)供利用天然氣發(fā)電，對發(fā)電后的余熱進行有效利用，屬于國際先進的分布式能源新技術。該技術具有能源轉(zhuǎn)化效率高、安全性能好、環(huán)保效益明顯等優(yōu)點[6～7]，特別能在電力和燃氣領域起到削峰填谷的作用，有利于能源的梯級利用。該技術在歐美、日本等已廣泛應用舊。，但在我國成功案例不多，且其建設造價巨大，待條件成熟后可以采用該方案。
   ⑦ 天然氣紅外線輻射供暖
   天然氣紅外線輻射供暖通過紅外線輻射供暖設備，將天然氣的能量轉(zhuǎn)換成紅外線能量，輻射到需要供暖的區(qū)域，在不加熱空氣的情況下，實現(xiàn)對特定區(qū)域直接供暖。本方案設備安裝簡便快捷，造價低，具有可分區(qū)控制、機動靈活、自動化程度高、啟動時間短、升溫迅速等優(yōu)點。主要應用于工業(yè)廠房、體育場館等封閉大空間或半封閉大空間的供暖，對于高大廠房工業(yè)用戶尤其節(jié)能。
    根據(jù)上述各種供暖方案的性能特點可見，適合居民用戶選取的天然氣供暖方案有燃氣壁掛爐供暖、燃氣壁掛爐與太陽能聯(lián)合供暖、模塊式燃氣鍋爐樓棟供暖和燃氣區(qū)域鍋爐房供暖4種。
3 工程建設造價比較
    由于包頭北部新區(qū)規(guī)劃居民用戶均使用管道天然氣，若采用燃氣供暖，則需要在原來燃氣設施的基礎上進行擴容。根據(jù)測算可知，燃氣壁掛爐用戶的單戶擴容費用最大，燃氣區(qū)域鍋爐房的單戶折算擴容費用基本可以忽略不計。居民用戶各供暖方案的工程建設造價情況分別如下。
3.1 燃氣壁掛爐供暖
    燃氣壁掛爐供暖方案的工程建設各項造價分別為：①燃氣壁掛爐，5500元/套；②遠傳控制系統(tǒng)，400元/套；③報警及緊急切斷裝置，260元/套；④安裝及管材，200元/套；⑤燃氣設施擴容，500元/戶；⑥建設管理費，5%。以上各項造價合計為1203面戶。
3.2 燃氣壁掛爐與太陽能聯(lián)合供暖
    燃氣壁掛爐與太陽能聯(lián)合供暖的工程建設各項造價分別為：①燃氣壁掛爐以及太陽能熱水器，15000元/套；②遠傳控制系統(tǒng)，400元/套；③報警及緊急切斷裝置，260元/套；④安裝及管材，200元/套；⑤燃氣設施擴容，400元/戶；⑥建設管理費，5%。以上各項造價合計為17073元/戶。
3.3 模塊式燃氣鍋爐樓棟供暖
    模塊式燃氣鍋爐樓棟供暖的范圍為單棟樓(60戶左右)，其工程建設各項造價分別為：①模塊式燃氣鍋爐，6800元/戶；②燃氣設施擴容，100元/戶；③建設管理費，5%。以上各項造價合計為7245元/產(chǎn)。
3.4 燃氣區(qū)域鍋爐房供暖
    燃氣區(qū)域鍋爐房供暖的范圍為單個小區(qū)(2000戶左右)，其工程建設各項造價分別為：①燃氣鍋爐及配套設施，5800元/戶；②小區(qū)供熱管網(wǎng)，2000元/戶；③鍋爐房土建(不含地價)，550元/戶；④折算單戶燃氣設施擴容，忽略不計。以上各項造價合計為8350元/戶。
    根據(jù)上述各種供暖方案的工程建設造價計算結(jié)果可知，燃氣壁掛爐供暖方案的工程建設造價最少。
4 運行費用分析
    供暖方案運行費用分析計算的基礎數(shù)據(jù)如下：
    ① 包頭市冬季室外供暖計算溫度為-20℃，室內(nèi)供暖計算溫度為18℃；
    ② 居民用戶供暖面積按100m2/戶計，供暖熱指標為60W/m2；
    ③ 供暖時間為180d，分戶供暖設備供暖期平均每天全負荷供暖時間為14h，區(qū)域供暖設備供暖期平均每天全負荷供暖時間為16h；
    ④ 標準狀態(tài)下天然氣低熱值為35.28MJ/m3，計量狀態(tài)下(20℃)低熱值為32.87MJ/m3；
    ⑤ 供暖天然氣價格均按民用氣價1.82元/m3計，用電價格按0.5元/(kW·h)計；
    ⑥ 考慮氣溫變化并結(jié)合實際運行經(jīng)驗，分戶供暖設備供暖期平均滿負荷開機率按70%計，區(qū)域供暖設備供暖期平均滿負荷開機率按85%計。
    根據(jù)上述基礎資料，計算居民用戶各供暖方案的運行費用如下：
    ① 燃氣壁掛爐供暖
    對于燃氣壁掛爐供暖方案，每戶每月天然氣用氣量為215.4m3，每戶每月用電量為46.2kW·h，則每戶供暖期總費用為2490.6元。
    ② 燃氣壁掛爐與太陽能聯(lián)合供暖
    對于燃氣壁掛爐與太陽能聯(lián)合供暖方案，每戶每月天然氣用氣量為161.5m3，每戶每月用電量為63kW·h，則每戶供暖期總費用為1953元。
    ③ 模塊式燃氣鍋爐樓棟供暖
    對于模塊式燃氣鍋爐樓棟供暖方案，每戶每月天然氣用氣量為298.9m3，每戶每月用電量為57.6kW·h，則每戶供暖期總費用為3436.8元。
   ④ 燃氣區(qū)域鍋爐房供暖
   對于燃氣區(qū)域鍋爐房供暖方案，每戶每月天然氣用氣量為316.5m3，每戶每月用電量為168kW·h，鍋爐房運行維護費用為50形戶，則每戶供暖期總費用為4010元。
    由上述運行費用計算結(jié)果可知，燃氣壁掛爐與太陽能聯(lián)合供暖方式的運行費用最少。
5 結(jié)論
    ① 采用燃氣壁掛爐供暖的工程建設造價最低，年運行費用較少，其節(jié)能效果較好，推薦在居民用戶中廣泛使用。
    ② 采用燃氣壁掛爐與太陽能聯(lián)合供暖的工程建設造價最高，但其年運行費用最少，節(jié)能效果最佳，推薦在有條件的居民用戶中使用。
    ③ 采用模塊式燃氣鍋爐樓棟供暖和燃氣區(qū)域鍋爐房供暖的工程建設造價和年運行費用均較高，且節(jié)能效果不好，不推薦在居民用戶中使用。
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(本文作者：錢文斌1 章陽1 李丹華2 王海1 1.中國燃氣控股有限公司 廣東深圳 518033；2. 哈爾濱市燃氣工程設計研究院 黑龍江哈爾濱 150016)