南方某小区集中供暖方式的分析

刘永富

摘要：分析南方地区某小区的集中供暖的型式，寻求合适的供暖方案。

关键词：南方供暖;水源热泵;燃气锅炉;热电联供

1 背景

“床以外的地方都是远方，手够不到的地方都是他乡，上个厕所都是出差到遥远的边疆。”央视名嘴朱广权无疑是无数南方人的知音，将他们冬季对暖气的期待刻画得淋漓尽致。每到供暖季，关于南方供暖的呼声高涨，部分城市的部分地区已经开始集中供暖，本市某小区售房时也打出集中供暖的广告吸引购房客。我们就本小区采用的水源热泵系统（能源站）、燃气锅炉、燃气热电联产系统的运行能源消耗量及能源费用（估算）作个对比分析。

该小区一期建筑面积约15万平方米，总热负荷约6300KW，供暖全年耗热量：

Qha=0.0864NQh（ti-ta）/（ti-to，h）

其中Qh=供暖设计热负荷6300KW，N=88天（日平均温度低于8℃的天数），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 江水源热泵系统

冷热源采用江水源热泵系统（能源站为整个片区供能），江水源能源站设置于距离江边200m左右，小区距离能源站2300m，供回水温度48/39℃，供回水管平均阻力损失70Pa/m。水源热泵水源侧供回水温度9/5℃，水源热泵COP值4.4W/W。能源站内设置热水泵，该泵扬程克服能源站至换热站之间的阻力，小区内设置换热站，换热站内热水泵克服换热站至各户末端的阻力。

系统耗能估算如下（均按以上工况估算）：

系统侧水泵能耗：系统侧阻力损失约45mH2O，其中包含能源站内机组及管道阀门阻力9mH2O，能源站至小区内换热站阻力32.2mH2O，能源站内换热器3m的阻力损失。平均流量为423.7m3/h。水泵平均效率按75%计算，水泵轴功率为N1=G*H/（367.3ηb）=69KW。电机效率取0.9，水泵总能耗为582.9GJ。

水源侧水泵能耗：水源侧扬程约45m（其中包含取水口至机房的高差20m），水源侧平均流量约940m3/h，水泵平均效率按75%计算，水泵轴功率为N1=G*H/（367.3ηb）=153.6KW。电机效率取0.9，水泵总能耗为1297.6GJ.

机组总能耗为33827.8-/4.4=7688GJ

水源热泵系统总能耗为9568.5GJ，约2657916.7KW*h。按1元/KW*h计算，能耗部分运行费用约265.8万元/年。

2.2 小区内设置燃气锅炉

采用天然气锅炉供暖，锅炉房设置于本小区内，锅炉效率按95%计算，锅炉至末端输送能耗与水源热泵空调系统基本相同。天然气热值按35.6MJ/Nm3计算，全年需要消耗1000230.6Nm3天然气，价格按3.28元/Nm3，能耗部分运行费用约328万元/年。

2.3 采用热电联供加水源热泵系统

若采用燃气热电联供系统，采用发电效率40%的燃气内燃机或者燃气轮机发电机组、热效率为95%的余热锅炉及江水源热泵系统。系统发的电为水源热泵、水泵提供电能，水源热泵系统也可以直接从电网取电。联供系统采用并网运行的方式，优先利用余热供热。联供系统本应该根据逐时负荷曲线计算供热量及供电量，由于能源站设计供能面积远大于本小区供暖面积，无法正确估算出发电机合理的容量，发电机容量满足按本小区供暖需求量作为计算值，这种情况为最有利情况。

本系统满足小区供能需要消耗的能源计算：

设需要消耗的能源能量为a

则  0.6XaX0.95+0.4XaX4.4=33827.8GJ

解得a=14518.4GJ

在最有利情况下相当于需要消耗407819.4Nm3天然气，价格按3.28元/Nm3，能耗部分运行费用约133.8万元/年。如考虑发电机容量大小问题，在负荷较高时刻能源站将使用部分市政电源，运行费用按1.3倍计算，约173.9万元。

3 結语

综合上述分析，从能源消耗费用的角度来说，能源站能采用热电联供的方式所需的能源费用最少，直接在小区地下室设置燃气热水锅炉的运行能源费用最高，但是热电联供的初投资肯定最高，小区内设置燃气锅炉的初投资最低。

南方供暖虽然呼声很高，但是用什么型式供暖，初投资多少，供暖费收取多少，能源消耗会增加多少这些都是需要根据每个供热小区的具体情况作出详细的深入的分析。不然会出现能源浪费、住户交不起供暖费用、供暖公司无法维持系统的运营等情况。