贵阳市集中供暖现状及热源选择分析

陈睿曦，毛瑞勇，张航铭，卞星星，陈 旺

（贵州大学土木工程学院，贵州 贵阳 550025）

0 引言

以贵州省气象局发布的贵州省冬季气候评价（2019 年12 月—2020 年2 月）来看：贵州省冬季时间约105 d，全省平均气温为8.1 ℃；降水量为135.1 mm；日照时数200.6 h[1]；并且近年来，贵州极端气候频发，尤其是在冬季，不仅平均气温有走低的趋势，且出现的暴雨、低温雨雪凝冻、大雾等气象灾害，均给各行各业及人民生活造成不利影响。由于其温度低、空气相对湿度大、降水多、日照少且极端气候频发的特点，集中供暖是很有必要的[1]。

本项目对贵阳各地区供暖现状进行实地调研，结合贵阳各地区的自然条件情况，在所得数据的基础上综合分析各供暖方案的优缺点，努力在不同地区寻求可实现的、性价比较高、对环境影响较小、运行管理较方便的供暖方式，为贵阳的集中供暖方案提供一定的参考依据。

1 贵阳市集中供暖现状

不同于北方平原较多、冬季气温非常低，贵州在地貌上是一个以高原、山地为主的地区，高原、山原、山地约占全省总面积的87%，丘陵占10%，盆地、河流阶地和河谷平原仅占3%。因此不适用像北方初投资非常大的城市集中供暖。贵阳市一年日均温度稳定，≤8 ℃的天数达到79 d，符合国标中设置小区供暖指标[2]。综合来看，对于贵州省最合适的集中供暖方式应为小区集中供暖，根据不同小区的地理条件因地制宜选择合适的热源。

贵阳市目前集中供暖的形式仍然以小区集中供暖为主，且范围不大，仅有部分小区实施了集中供暖。从整体来看，各小区供暖时间基本都从11 月中旬至次年3 月初，且在热源的选取上也不尽相同，既有传统的锅炉、直燃机形式，也有较为新颖的水源热泵与空气源热泵形式。

1.1 供暖方案优缺点

为了更方便的比对供暖方式的优缺点，因此分别对5 种不同热源的优缺点列表比较，见表1。

1.2 供暖方式现状对比分析

1.2.1 能耗分析

能耗作为热源分析中的一大部分，不仅在设备运行期内对经济效益有很大影响，对环境保护也会起到很大的作用。化石能源作为不可再生能源，在现阶段的热源供应中仍然占有很大一部分，并且对于电力的供应也不可或缺。为了判断不同热源的能耗大小并衡量它对于环境和经济效益的影响，因此做了以下能耗分析[7]，见表2。

表2 贵阳地区现有集中供暖方案调研（环保性分析）

1.2.2 费用分析

经济效益的高低，是热源选择方案中的决定性因素，因此我们对于不同热源的费用进行总结（见表3），以方便人们在热源选择上作为参照。

表3 贵阳地区现有集中供暖方案调研（经济性分析）

2 贵阳某小区假定热源集中供暖方案对比分析

现以贵阳市花溪区某小区供暖负荷为例，对各供暖方案进行模拟计算。贵阳市花溪区某小区供暖面积4.7 万m2，供暖负荷604.8 kW。

2.1 能耗分析

作为所需费用的大部分，并出于对国家环保政策的响应，因此对不同方案的能耗及污染物排放进行比对，见表4。

表4 集中供暖方案能耗、污染物排放量及热效率

通过对表4 的分析，可以发现在能耗的角度，燃气锅炉和直燃机均需要消耗约70 m3的天然气，而水源热泵、空气源热泵和地源热泵则只需要电，因此燃气锅炉和直燃机均存在硫氮化物的污染物排放，而其余3 种污染物排放量均为0；从热效率的角度，地源热泵＞水源热泵＞直燃机，其余燃气锅炉和直燃机远远小于上述3 种。总体而言，在能耗分析方面，地源热泵、水源热泵和直燃机优势突出。

2.2 费用分析

费用分析采用现值法，计算公式如下：

式中：P1为初投资，元；P 为现值，元；A 为等额支付值，元；F 为终值，元；P/A，i，n 为年金现值系数；P/F，i，n 为现值系数。

除此之外，排污指标的费用，按照某省政府指导价SO2为1.5 万元/t，NOX为2.5 万元/t 的价格进行计算，作为污染物排放量对环境的影响在经济层面的估计值。

表5 贵阳市花溪区某小区集中供暖方案费用分析

为了比对相同供暖条件下不同集中供暖方案的费用，做了以下集中供暖方案假定费用分析，见表5。

根据表5，从经济性的角度分析，可以看出总费用由高到低分别为：直燃机＞空气源热泵＞燃气锅炉＞水源热泵＞地源热泵，即地源热泵是经济效益最好的。

3 结论

根据我们对以上数据的分析可以看出，在能耗方面：①节能效果：地源热泵＞水源热泵＞空气源热泵＞直燃机＞燃气锅炉；②污染物排放量：燃气锅炉＞直燃机＞空气源热泵=水源热泵=地源热泵。在费用方面：①总费用：直燃机＞空气源热泵＞燃气锅炉＞水源热泵＞地源热泵；②运行费用：燃气锅炉＞直燃机＞空气源热泵＞水源热泵＞地源热泵；③初投资：直燃机＞水源热泵＞地源热泵＞空气源热泵＞水源热泵。

通过对各种供暖方式数据的综合对比分析，出于对贵阳市生态环境的保护及经济效益的最大化考虑，我们认为在贵阳市集中供暖地区采用地源热泵是较好的方案，无论是在费用方面还是在环保方面均有优势地位，使用年限也比其他热源长出10年~15 年，是最适宜的贵阳市集中供暖热源选择方案。

虽然通过综合分析得出地源热泵从环保层面和经济效益层面为贵阳市集中供暖最合适的热源选择方案，但是受限于贵阳市的喀斯特地貌，地表条件复杂，且岩石多为沉积岩，硬度不高且较脆，即使地热条件丰富，在地源热泵的应用上也受限颇多。并且各项目受投资条件等的限制，因此在贵阳市复杂的地形条件下应当因地制宜，充分利用贵阳市各地区的自然资源条件和社会人力资源，在不同的区域针对不同的地理条件进行合理的设计，例如在较大的南明湖水体旁小区可以使用水源热泵，充分利用贵阳市不同的地质条件，达到理想的供暖效果。