【論文】華北大中型城市建築采暖方式分析-國際節能環保網-行業資訊

      摘要：調(tiao)整(zheng)能(neng)源(yuan)結(jie)構(gou)，減(jian)少(shao)燃(ran)煤(mei)造(zao)成(cheng)的(de)汙(wu)染(ran)，同(tong)時(shi)滿(man)足(zu)電(dian)力(li)供(gong)大(da)於(yu)需(xu)的(de)矛(mao)盾(dun)，是(shi)華(hua)北(bei)地(di)區(qu)大(da)中(zhong)型(xing)城(cheng)市(shi)環(huan)境(jing)治(zhi)理(li)麵(mian)臨(lin)的(de)一(yi)個(ge)重(zhong)大(da)問(wen)題(ti)。建(jian)築(zhu)采(cai)暖(nuan)能(neng)源(yuan)約(yue)占(zhan)此(ci)地(di)區(qu)能(neng)源(yuan)消(xiao)耗(hao)的(de)四(si)分(fen)之(zhi)一(yi)以(yi)上(shang)，重(zhong)新(xin)研(yan)究(jiu)建(jian)築(zhu)采(cai)暖(nuan)策(ce)略(lve)是(shi)這(zhe)些(xie)地(di)區(qu)能(neng)源(yuan)結(jie)構(gou)的(de)調(tiao)整(zheng)重(zhong)點(dian)，對(dui)目(mu)前(qian)飛(fei)速(su)發(fa)展(zhan)的(de)住(zhu)宅(zhai)建(jian)設(she)也(ye)有(you)重(zhong)要(yao)的(de)指(zhi)導(dao)意(yi)義(yi)。本(ben)文(wen)在(zai)分(fen)析(xi)采(cai)暖(nuan)現(xian)狀(zhuang)的(de)基(ji)礎(chu)上(shang)，列(lie)出(chu)麵(mian)臨(lin)的(de)各(ge)種(zhong)問(wen)題(ti)，介(jie)紹(shao)了(le)可(ke)能(neng)的(de)各(ge)種(zhong)采(cai)暖(nuan)方(fang)式(shi)，並(bing)從(cong)一(yi)次(ci)能(neng)源(yuan)利(li)用(yong)、運行成本、初投資、適用性等方麵進行評價，最後提出不同現狀下新舊建築采暖方式的建議。
關鍵詞：華北地區建築采暖熱電聯產電熱鍋爐熱水爐直接電熱電蓄熱水源熱泵

     調(tiao)整(zheng)能(neng)源(yuan)結(jie)構(gou)，減(jian)少(shao)燃(ran)煤(mei)造(zao)成(cheng)的(de)汙(wu)染(ran)，同(tong)時(shi)滿(man)足(zu)電(dian)力(li)供(gong)大(da)於(yu)需(xu)的(de)矛(mao)盾(dun)，是(shi)華(hua)北(bei)地(di)區(qu)大(da)中(zhong)型(xing)城(cheng)市(shi)環(huan)境(jing)治(zhi)理(li)麵(mian)臨(lin)的(de)一(yi)個(ge)重(zhong)大(da)問(wen)題(ti)。建(jian)築(zhu)采(cai)暖(nuan)能(neng)源(yuan)約(yue)占(zhan)此(ci)地(di)區(qu)能(neng)源(yuan)消(xiao)耗(hao)的(de)四(si)分(fen)之(zhi)一(yi)以(yi)上(shang)，重(zhong)新(xin)研(yan)究(jiu)建(jian)築(zhu)采(cai)暖(nuan)策(ce)略(lve)是(shi)這(zhe)些(xie)地(di)區(qu)能(neng)源(yuan)結(jie)構(gou)的(de)調(tiao)整(zheng)重(zhong)點(dian)，對(dui)目(mu)前(qian)飛(fei)速(su)發(fa)展(zhan)的(de)住(zhu)宅(zhai)建(jian)設(she)也(ye)有(you)重(zhong)要(yao)的(de)指(zhi)導(dao)意(yi)義(yi)。本(ben)文(wen)在(zai)分(fen)析(xi)采(cai)暖(nuan)現(xian)狀(zhuang)的(de)基(ji)礎(chu)上(shang)，列(lie)出(chu)麵(mian)臨(lin)的(de)各(ge)種(zhong)問(wen)題(ti)，介(jie)紹(shao)了(le)可(ke)能(neng)的(de)各(ge)種(zhong)采(cai)暖(nuan)方(fang)式(shi)，並(bing)從(cong)一(yi)次(ci)能(neng)源(yuan)利(li)用(yong)、運行成本、初投資、適用性等方麵進行評價，最後提出不同現狀下新舊建築采暖方式的建議。
     一．現狀
     1．熱電聯產、集(ji)中(zhong)供(gong)熱(re)，目(mu)前(qian)華(hua)北(bei)各(ge)大(da)中(zhong)型(xing)城(cheng)市(shi)均(jun)有(you)一(yi)個(ge)或(huo)幾(ji)個(ge)熱(re)電(dian)廠(chang)為(wei)熱(re)源(yuan)的(de)熱(re)網(wang)，北(bei)京(jing)市(shi)隨(sui)著(zhe)高(gao)碑(bei)店(dian)熱(re)電(dian)廠(chang)的(de)並(bing)網(wang)和(he)城(cheng)區(qu)管(guan)網(wang)的(de)進(jin)一(yi)步(bu)擴(kuo)建(jian)和(he)改(gai)造(zao)，供(gong)熱(re)麵(mian)積(ji)可(ke)進(jin)一(yi)步(bu)發(fa)展(zhan)到(dao)六(liu)千(qian)萬(wan)平(ping)米(mi)。其(qi)它(ta)各(ge)城(cheng)市(shi)熱(re)電(dian)聯(lian)產(chan)為(wei)熱(re)源(yuan)的(de)集(ji)中(zhong)供(gong)熱(re)係(xi)統(tong)也(ye)陸(lu)續(xu)建(jian)成(cheng)和(he)投(tou)入(ru)運(yun)行(xing)。
     2．區域鍋爐房為熱源的集中供熱，這是該地區最主要的供熱方式，燃料主要為煤，目前部分改為天然氣或燃油。
     3．家庭燃煤爐，仍占較大比例，是冬季空氣的主要汙染源之一。
以上三種方式為此地區85％以上建築的采暖方式，此外還有利用地熱熱水為熱源的集中供熱係統，新建小區利用電熱膜方式的電采暖、一家一戶燃氣小鍋爐采暖、空氣熱泵和水源熱泵采暖等。
     二．目前問題
     1．集中供熱係統末端無計量和調節手段。統一按照供熱麵積收費。當室內過熱時，用戶開窗散熱而不是關暖氣。由於無調節手段，辦公室、jiaoshiyejianhejiaqizhaochanggongre，zhuzhaiyourenwurenzhaochanggongre。genjucesuan，moduanzengjiatiaojieshouduanbingtongguogaibianjiliangfangshishicitiaojieshouduanbeizhenzhengliyong，keshigongrenenghaojiangdi35～40％，並可以實實在在地改善需要采暖的用戶的采暖狀況，滿足不同水平的需求。然而采暖收費方式的改革涉及大量技術、資金和政策問題。將是一個長期的任務。
     2．家庭小煤爐采暖和大量的小型燃煤鍋爐區域采暖是冬季空氣的主要汙染源之一。應作為環保改造的重點。
     3．華北電網峰穀差達到1：4.5，盡管總的用電負荷低於供電能力，但峰時供電仍緊張，削峰填穀和發展低負荷時段的電力負荷是能源結構調整所麵臨的重要課題。
     三．幾種可行的采暖方式及分析評價
     1．熱電聯產方式熱電聯產是利用燃料的高品位熱能發電後，將其低品位熱能供熱的綜合利用能源的技術。目前我國大型火力電廠的平均發電效率為33％，而熱電廠供熱時發電效率可達20％，剩下的80％熱量中的70％以上可用於供熱。一萬千焦熱量的燃料，采用熱電聯產方式，可產生2000千焦電力和7000千焦熱量。而采用普通火力發電廠發電，此2000千焦電力需消耗6000千焦燃料。因此，將熱電聯產方式產出的電力按照普通電廠的發電效率扣除其燃料消耗，剩餘的4000千焦燃料可產生7000千焦熱量。從這個意義上講,則熱電廠供熱的效率為170％，約為中小型鍋爐房供熱效率的2bei。tongshiredianchangkecaiyongxianjindetuoliuzhuangzhihexiaoyanchuchenshebei，tongyangchanreliangzaochengdekongqiwuranyuanxiaoyuzhongxiaoxingguolufang。yincizaitiaojianyunxushi，yingyouxianfazhanredianlianchandecainuanfangshi。redianlianchandewentishi：①長距離輸送，管網初投資高，輸送水泵電耗為所輸送熱量的2～4％，維護、管理費用也高， ②由於末端無計量方式和調節手段，導致30～40％的熱量浪費。按照前蘇聯的大規模實驗結果，供熱末端增加調節手段，並采用按熱量計量收費後,可節省熱量30％以上。[2]
     2．中小型區域鍋爐房集中供熱其區域鍋爐房可以是燃煤、燃氣、燃(ran)油(you)或(huo)電(dian)鍋(guo)爐(lu)方(fang)式(shi)，但(dan)都(dou)需(xu)要(yao)通(tong)過(guo)區(qu)域(yu)管(guan)網(wang)經(jing)過(guo)熱(re)水(shui)循(xun)環(huan)向(xiang)建(jian)築(zhu)物(wu)內(nei)供(gong)熱(re)。於(yu)是(shi)與(yu)熱(re)電(dian)聯(lian)產(chan)方(fang)式(shi)一(yi)樣(yang)，由(you)於(yu)末(mo)端(duan)無(wu)計(ji)量(liang)和(he)調(tiao)節(jie)手(shou)段(duan)，導(dao)致(zhi)30～40％的熱量浪費。熱量輸送距離短，水泵電耗為輸送熱量的1～1.5％，danqireyuanxiaolvqueyuandiyuredianlianchanfangshi。quyuranmeiguolufangdeshezhishiyimeiweizhuyaoranliaodejiejuefensandaogehusheranmeiludaozhidemeihemeizhadeyunshuyuwuran，meiludeguanlidengyixiliewenti。weicixishenglemoduantiaojienengli，daozhi30～40％的末端熱量浪費增加了1～1.5％的de輸shu送song電dian耗hao，並bing降jiang低di了le供gong熱re水shui平ping，但dan如ru果guo以yi電dian或huo天tian然ran氣qi為wei燃ran料liao，它ta們men的de輸shu送song都dou比bi熱re量liang容rong易yi，輸shu送song成cheng本ben也ye低di，電dian熱re或huo天tian然ran氣qi鍋guo爐lu很hen容rong易yi實shi現xian自zi動dong管guan理li。為wei什shen麼me還hai要yao搞gao燃ran氣qi或huo電dian的de區qu域yu鍋guo爐lu房fang呢ne？按an照zhao目mu前qian的de燃ran料liao價jia格ge，使shi用yong天tian然ran氣qi為wei燃ran煤mei的de4倍，電熱為燃煤的11倍，使用這些清潔燃料除換來環境效益外，應盡量利用其便於輸送，便於調節的特點，通過節能盡可能地減少運行費的增加。
     3．家用小型燃氣熱水爐一家一戶自成係統，同時解決采暖和熱水供應問題。這一方式在歐、美mei已yi有you幾ji十shi年nian曆li史shi，目mu前qian為wei這zhe些xie地di區qu的de主zhu要yao采cai暖nuan方fang式shi，我wo國guo之zhi所suo以yi沒mei有you廣guang泛fan應ying用yong，是shi由you於yu燃ran煤mei為wei主zhu的de曆li史shi形xing成cheng必bi須xu集ji中zhong供gong熱re的de傳chuan統tong觀guan念nian，以yi往wang居ju住zhu麵mian積ji狹xia小xiao也ye限xian製zhi了le這zhe種zhong方fang式shi的de采cai用yong。長chang期qi依yi賴lai住zhu房fang分fen配pei製zhi，集ji中zhong供gong熱re設she備bei的de投tou資zi，包bao含han在zai市shi政zheng和he建jian築zhu中zhong，而er家jia庭ting燃ran氣qi鍋guo爐lu卻que要yao個ge人ren出chu資zi則ze為wei另ling一yi原yuan因yin。目mu前qian隨sui住zhu房fang改gai革ge和he燃ran料liao結jie構gou改gai變bian，這zhe三san個ge原yuan因yin都dou不bu再zai存cun在zai，因yin此ci在zai新xin建jian住zhu宅zhai區qu當dang不bu存cun在zai熱re電dian聯lian產chan集ji中zhong供gong熱re的de條tiao件jian，準zhun備bei使shi用yong天tian然ran氣qi為wei采cai暖nuan燃ran料liao時shi，家jia用yong燃ran氣qi小xiao鍋guo爐lu應ying為wei首shou選xuan方fang案an。近jin幾ji年nian曾zeng出chu現xian過guo幾ji起qi燃ran氣qi小xiao鍋guo爐lu爆bao炸zha的de事shi故gu，這zhe屬shu於yu初chu期qi試shi用yong中zhong的de問wen題ti。引yin進jin國guo外wai成cheng熟shu技ji術shu，安an全quan問wen題ti應ying較jiao容rong易yi和he可ke靠kao的de解jie決jue。小xiao區qu燃ran氣qi鍋guo爐lu房fang集ji中zhong供gong熱re工gong程cheng中zhong，鍋guo爐lu房fang、外網和建築物內主管網的投資至少要30～50元/m2，yujiatingranqiguolufangtouzixiangtong。ershiyongjiatingranqiguolushihaikeshengqureshuiqitouzi。cainuanshilianxufuhe，shuntaifuhebugaoyumuqianjiayongreshuiqifuhe，yincibuhuigeiranqiguanwangdailaiwenti。ermoduandelinghuotiaojiequenengyujizhongranqiguoluxiangbi，pingjunjiesheng30～40％的燃氣，從而降低運行成本。因此，與燃氣集中鍋爐房形式相比，這一方式優越性十分明顯。
     4．直接電熱在室內采用各種電暖氣、電熱膜等方式，盡管末端裝置熱利用率為100％，並且調節靈活，但使用高品位電能直接轉換為熱，是很大的能源浪費。目前我國大型火力發電廠的平均熱電轉換效率為33％，在加上輸送損失，電熱采暖的效率僅為30％，遠低於熱電聯產的170％，也低於燃煤或燃氣采暖的85～90％。法國、ruishidengguocaiyongbufendianrecainuanshiyouyutamenfengfudeshuiliziyuan，fadianyishuidianhehedianweizhu。woguohaishiyihuodianweizhu，caiyongdianrefangshi，shijishangyaobiguolufangzhijiegongrezengjia2倍的汙染物排放量。僅從環境保護的角度看，電熱直接采暖的方式也不可取。
     5．電蓄熱方式 weilejiejuedianlifuhedefenggucha，jianhuandaxinghuodianyutiaofengdekunnan，shefaliyongyejiandiguqidianligongre，congdianlixitongyunxingdezonghepinghengkan，shangyouyidingdedaoli。muqianyouzheyangjizhongdianxurefangshi：①大型常壓熱水箱。每一萬平米采暖麵積約需85立方米水箱，占地成本高，蓄熱損失也較大 ②高壓蓄熱水箱，可使蓄熱溫度提高到19℃，congerkeshixureshuixiangrongjijianshaozhisanfenzhiyi。dansuozhankongjianrengda，bingqiezaijuzhuquzengjiazheyangdegaoyarongqizongyouyixieanquanwenti。zheliangzhongfangshizuizhonghaishiyijizhonggongrefangshixiangmoduangongre，yincibaoliulejizhonggongretiaojiebulinghuo，gongrexiaolvdidengyixiliewenti。 ③caiyongdianremofangshi，liyongjianzhuwubenshenreshixingxure。youyucainuanzuidafuhefashengzaiwanjianerdianlifuhedigufashengzaihoubanye，yincizhezhongxurefangshixiaoguohencha，bingqieweile蓄熱導致夜間室內溫度過高，熱損失增加。 ④相變蓄熱電暖氣[1]。采cai用yong矽gui鋁lv合he金jin作zuo為wei相xiang變bian材cai料liao，體ti積ji與yu通tong常chang的de鑄zhu鐵tie暖nuan氣qi相xiang同tong卻que可ke在zai五wu小xiao時shi內nei蓄xu存cun一yi天tian的de供gong熱re量liang，真zhen正zheng實shi現xian削xue峰feng填tian穀gu，其qi放fang熱re量liang又you可ke隨sui時shi人ren為wei控kong製zhi，不bu需xu要yao采cai暖nuan時shi可ke隨sui時shi關guan閉bi，應ying該gai是shi末mo端duan電dian蓄xu熱re采cai暖nuan的de最zui佳jia解jie決jue方fang案an。目mu前qian的de問wen題ti是shi設she備bei投tou資zi高gao，約yue150元/m2，電力峰穀價格差別小。隻有由電力部門對這種采暖設備適當補貼，並且使穀間電價降至0.20元/度以下，這種方式才能與個人燃氣鍋爐競爭。
     6．電動空氣熱泵使(shi)用(yong)電(dian)采(cai)暖(nuan)的(de)最(zui)好(hao)方(fang)式(shi)是(shi)熱(re)泵(beng)方(fang)式(shi)。空(kong)氣(qi)熱(re)泵(beng)是(shi)使(shi)空(kong)氣(qi)側(ce)溫(wen)度(du)降(jiang)低(di)，將(jiang)其(qi)熱(re)量(liang)轉(zhuan)送(song)至(zhi)另(ling)一(yi)側(ce)的(de)空(kong)氣(qi)或(huo)水(shui)中(zhong)，使(shi)其(qi)溫(wen)度(du)升(sheng)至(zhi)采(cai)暖(nuan)所(suo)要(yao)求(qiu)的(de)溫(wen)度(du)。由(you)於(yu)此(ci)時(shi)電(dian)用(yong)來(lai)實(shi)現(xian)熱(re)量(liang)從(cong)低(di)溫(wen)向(xiang)高(gao)溫(wen)的(de)提(ti)升(sheng)，因(yin)此(ci)當(dang)外(wai)溫(wen)為(wei)0℃時，一度電可產生約3.5 度的熱量，效率為350％，考慮發電的熱電效率為33％，空氣熱泵的總體效率約為110％，高(gao)於(yu)直(zhi)接(jie)燃(ran)煤(mei)或(huo)燃(ran)氣(qi)的(de)效(xiao)率(lv)。實(shi)際(ji)上(shang)現(xian)在(zai)的(de)窗(chuang)式(shi)和(he)分(fen)體(ti)式(shi)空(kong)調(tiao)器(qi)中(zhong)相(xiang)當(dang)一(yi)部(bu)分(fen)都(dou)已(yi)具(ju)有(you)熱(re)泵(beng)功(gong)能(neng)，因(yin)此(ci)屬(shu)很(hen)成(cheng)熟(shu)的(de)技(ji)術(shu)。具(ju)有(you)熱(re)泵(beng)功(gong)能(neng)的(de)房(fang)間(jian)空(kong)調(tiao)器(qi)與(yu)單(dan)冷(leng)型(xing)房(fang)間(jian)空(kong)調(tiao)器(qi)價(jia)格(ge)差(cha)異(yi)並(bing)不(bu)大(da)，因(yin)此(ci)考(kao)慮(lv)到(dao)空(kong)調(tiao)器(qi)的(de)普(pu)及(ji)，采(cai)用(yong)熱(re)泵(beng)並(bing)不(bu)增(zeng)加(jia)投(tou)資(zi)。這(zhe)種(zhong)方(fang)式(shi)的(de)問(wen)題(ti)是(shi)：①熱泵性能隨室外溫度降低而降低，當外溫降至－5℃yixiashi，yibanjiuxuyaofuzhucainuanshebei。cishiyongdianrezuoweifuzhushouduan，yeyuanbizhenggedongjiquanbudianrexiaolvgao，monifenxidejieguobiaomingshiyongfuzhudiancainuanhou，beijingdiqurebengcainuandianhaoyueweizhijiedianrefangshideyiban。 ②fangjiankongtiaoqidemoduanshirefengerbushiyibandecainuansanreqi，xuduorenganjiaobushushi，zhekeyitongguoyixiecuoshilaigaijin。lirucaiyonghushizhongyangkongtiaoyudibancainuanjiehedeng，danchutouziyaozengjia。
     7．電動水源熱泵 jiejuekongqirebengwaiwendishixiaolvxiajiangdezuihaofanganjiushicaiyongshenjinghuiguanfangshideshuiyuanrebeng。dongjijiangdixiashuicongshenjingchouchu，jinghuanreqijiangwenhou，zaihuiguandaolingyikoushenjingzhong。huanreqidedaodereliangjingrebengtishengwenduhouchengweicainuanreyuan。xiajizejiangdixiashuicongshenjingzhongquchujinghuanreqishengwenhouzaihuiguandaolingyikoushenjingzhong，huanreqilingyicezeweikongtiaolengqueshui。zhezhongfangshishijishangshizaixiatianjiangjianzhuwuzhongchanshengdereliangcunrudixia，gongdongjicainuanshiyong。dongjijiangjianzhuwuchanshengdelengliangcunyudixia，gongxiatiankongtiaoyong。huabeidiquminyongjianzhudongxialengrefuhedazhixiangdang，yincicaiyongcifangshikebaochidixiaderepingheng。youyudixiashuichouchuhoujingguohuanreqihouyouhuiguanzhidixia，shuquanfengbifangshi，yincibushiyongrenheshuiziyuanyebuhuiwurandixiashuiyuan。zheyifangshizaixiougeguoguangfanshiyong，shuhuanbaofangshi。woguozai70年代就有多處采用冬季深井回灌，以在夏季提供空調冷水的工程經驗，因此屬成熟技術；水??水熱泵的投資及技術複雜性都低於風??水熱泵或風??風熱泵，應無技術難度。由於地下水溫常年穩定，采用這種方式整個冬季氣候條件都可實現一度電產生3.5度以上的熱量，運行成本低於燃煤鍋爐房供熱，夏季還可使空調效率提高，降低30～40％的製冷電耗。同時此方式冬季可產生45℃熱水，因此仍可使用目前的采暖散熱器。采用這種方式需要的深井和泵房投資折合約60元/m2，可(ke)以(yi)每(mei)座(zuo)建(jian)築(zhu)安(an)裝(zhuang)集(ji)中(zhong)的(de)熱(re)泵(beng)站(zhan)，向(xiang)各(ge)室(shi)提(ti)供(gong)冷(leng)水(shui)或(huo)熱(re)水(shui)，但(dan)更(geng)好(hao)的(de)方(fang)式(shi)是(shi)在(zai)各(ge)戶(hu)自(zi)行(xing)安(an)裝(zhuang)小(xiao)型(xing)水(shui)冷(leng)熱(re)泵(beng)，解(jie)決(jue)冬(dong)季(ji)采(cai)暖(nuan)和(he)夏(xia)季(ji)空(kong)調(tiao)的(de)要(yao)求(qiu)，增(zeng)加(jia)的(de)投(tou)資(zi)約(yue)為(wei)150元/m2，如果考慮空調設備投資的話，這種方式與小區燃煤鍋爐房＋各ge戶hu房fang間jian空kong調tiao器qi投tou資zi相xiang同tong，但dan全quan部bu為wei電dian驅qu動dong，小xiao區qu無wu汙wu染ran。夏xia季ji空kong調tiao熱re量liang全quan部bu排pai入ru地di下xia，小xiao區qu無wu熱re汙wu染ran，一yi次ci能neng源yuan效xiao率lv還hai高gao於yu直zhi接jie燃ran煤mei，因yin此ci應ying該gai是shi解jie決jue華hua北bei地di區qu城cheng市shi建jian築zhu采cai暖nuan空kong調tiao的de最zui佳jia方fang案an。

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