随着我国供热事业的不断发展,各种客观制约条件的变化,生产技术能力的提高,采暖方式日趋多样化,人们面临的选择越来越多。如热电联产采暖方式,区域锅炉房集中供热采暖方式,热泵采暖方式和地热采暖方式等。面对如此众多,各具特点的采暖方式,人们该如何评价其优劣性,对一个实际的工程问题该如何选择适宜的采暖方式,这就需要对每种采暖方式的全系统进行仔细的分析研究,然后才能全面的予以评价比较。
1.热电联产采暖方式
热电联产是利用燃料的高品位热能发电后,将其低品位热能供热的综合利用能源的技术。目前我国大型火力电厂的平均发电效率为33%,而热电厂供热时发电效率可达20%,剩下的80%热量中的70%可用于供热。因此,将热电联产方式产出的电力按照普通电厂的发电效率扣除其燃料消耗,则热电厂供热的效率可以大大提高。同时热电厂可采用先进的脱硫装置和消烟除尘设备,同样产热量造成的空气污染远小于中小型锅炉房。因此在条件允许时,应优先发展热电联产的采暖方式。
2.区域锅炉房集中供热采暖方式
区域锅炉房可以是燃煤、燃气、燃油或电锅炉方式,但都需要通过区域管网经过热水循环向建筑物内供热。与热电联产方式一样,由于末端无计量和调节手段。导致30%~40%的热量浪费。热量输送距离短。水泵电耗为输送热量的1%~2%,但其热源效率却远低于热电联产方式。区域燃煤锅炉房的设置是以燃煤为主要燃料,所以存在煤和煤渣的运输与污染,燃煤锅炉的管理等一系列问题。但如果以电或天然气为燃料,它们的输送都比热量容易,输送成本也低,电热或天然气锅炉很容易实现自动管理。按照目前的燃料价格,使用天然气为燃煤的3~4倍,电热为燃煤的10倍。所以,使用这些清洁燃料不但考虑环境效益还应尽量利用其便于输送、便于调节的特点,尽可能地提高热效率,减少运行费用。
3.家用小型燃气热水炉采暖方式
单元式燃气供热系统在欧洲、美国已有几十年历史。我国之所以没有广泛应用,是由于燃煤为主的历史形成了集中供热的传统观念,以往居住面积狭小也限制了这种方式的使用。此外,我国长期依赖住房分配制。集中供热设备投资由政府承担,而家庭燃气热水锅炉却要个人出资。目前随住房改革和燃料结构的改变,这些问题都不复存在。因此在新建住宅区如不具备集中供热的条件,家用燃气热水锅炉应为首选方案。前些年曾出现过几起家用燃气小锅炉爆炸的事故,这属于初期试用中的问题。引进国外成熟技术,安全问题容易解决。在小区燃气锅炉房集中供热中,锅炉房、室外管网和建筑物内主管网的投资至少要30~50元/�,与家庭燃气热水锅炉投资相同,而使用家庭燃气热水锅炉时还可省去热水器投资。这种采暖方式用户可以根据需要自觉调节供热量,与集中供热锅炉相比,平均节省30%~40%燃气,从而降低运行成本。
4.直接用电采暖方式
这种采暖方式是采用各种电暖气、电热膜、热电缆等给室内给暖。尽管末端装置热利用率认为可达100%并且调节灵活,但用高品位电能直接转换为热能,是很大的能量浪费。目前我国大型火力发电厂的平均热电转换效率为33%,再加上输送损失,电热采暖的效率仅为30%,远低于燃煤或燃气采暖的70%~90%。我国还是应以火电为主,采用电热方式,实际上要比锅炉房直接供热增加2倍以上的总污染物排放量。仅从环境保护的角度看,直接电热采暖的方式也不可取。
5.电蓄热采暖方式
为了解决电力负荷的峰谷差,减缓大型火电与调峰的问题,利用夜间低谷期电力供热,从电力系统运行的综合平衡看,尚有一定道理。目前有这样的几种电蓄热方式:(1)常压热水箱:占地面积大,蓄热损失也大:(1)高压蓄热水箱:可使蓄热水箱容积减少,但所占空间仍大,高压容器还有安全问题,且供热调节不灵活,供热效率低;(2)采用电热膜或电缆方式,利用建筑物本身热惰性蓄热。由于采暖最大负荷发生在晚间而电力负荷低谷发生在后半夜,因此这种蓄热方式效果差,热损失也大;(3)相变蓄热电暖气:采用硅铝合金作为相变材料,体积与通常的铸铁暖气相同并可在数小时内蓄存一天的热量,便于调节,是末端电蓄热采暖的最佳解决方案。目前的问题是设备投资高,电力峰谷价格差别小。只有由电力部门对这种采暖设备适当补贴,降低谷间电价,这种方式才能有应用市场。
6.空气源热泵采暖方式
空气源热泵是使空气侧温度降低,将其热量转送至另一侧的空气或水中,使其温度升至采暖所要求的温度的供暖方式。由于此时电用来实现热量从低温向高温的提升,因此当室外温度为0℃时,1度电可产生约3.5度的热量。热电转换效率为350%,考虑发电的热电效率为33%,空气源热泵的总合效率约为110%,高于直接燃煤或燃气的效率。实际上现在的窗式和分体式空调器大部分具有热泵功能,因此属成熟技术。这种采暖方式的问题是:(1)热泵性能随室外温度降低而降低,当室外温度较低时,需要辅助采暖设备,此时也比直接电采暖效率高。(2)房间末端设备采用风机盘管或地板采暖,初投资较高。
总上所述,在有条件的情况下应大力发展热电联产集中供热方式;不同的燃料对应于不同的最佳供热方式,如燃煤对应的最佳方式为热电联产和集中供热;远离热电联产热网的新建小区采用何种方式要做具体技术经济分析;对于城区燃煤炉采暖的用户,可以推广带有辅助热源的空气热泵方式和蓄热电暖气方式,电力部门还应对蓄热式电暖气设备给予补贴;严格控制各种电热锅炉集中供热方式,对电暖气、电热膜、热电缆等方式也应尽量控制使用。我国电力系统最大问题是峰谷差,直接用电采暖不会对减缓峰谷差有何帮助。大力发展热泵技术,实现高效率供热或发展相变蓄热电暖气解决峰谷差问题,才应是扩大用电负荷的合理途径。
1.热电联产采暖方式
热电联产是利用燃料的高品位热能发电后,将其低品位热能供热的综合利用能源的技术。目前我国大型火力电厂的平均发电效率为33%,而热电厂供热时发电效率可达20%,剩下的80%热量中的70%可用于供热。因此,将热电联产方式产出的电力按照普通电厂的发电效率扣除其燃料消耗,则热电厂供热的效率可以大大提高。同时热电厂可采用先进的脱硫装置和消烟除尘设备,同样产热量造成的空气污染远小于中小型锅炉房。因此在条件允许时,应优先发展热电联产的采暖方式。
2.区域锅炉房集中供热采暖方式
区域锅炉房可以是燃煤、燃气、燃油或电锅炉方式,但都需要通过区域管网经过热水循环向建筑物内供热。与热电联产方式一样,由于末端无计量和调节手段。导致30%~40%的热量浪费。热量输送距离短。水泵电耗为输送热量的1%~2%,但其热源效率却远低于热电联产方式。区域燃煤锅炉房的设置是以燃煤为主要燃料,所以存在煤和煤渣的运输与污染,燃煤锅炉的管理等一系列问题。但如果以电或天然气为燃料,它们的输送都比热量容易,输送成本也低,电热或天然气锅炉很容易实现自动管理。按照目前的燃料价格,使用天然气为燃煤的3~4倍,电热为燃煤的10倍。所以,使用这些清洁燃料不但考虑环境效益还应尽量利用其便于输送、便于调节的特点,尽可能地提高热效率,减少运行费用。
3.家用小型燃气热水炉采暖方式
单元式燃气供热系统在欧洲、美国已有几十年历史。我国之所以没有广泛应用,是由于燃煤为主的历史形成了集中供热的传统观念,以往居住面积狭小也限制了这种方式的使用。此外,我国长期依赖住房分配制。集中供热设备投资由政府承担,而家庭燃气热水锅炉却要个人出资。目前随住房改革和燃料结构的改变,这些问题都不复存在。因此在新建住宅区如不具备集中供热的条件,家用燃气热水锅炉应为首选方案。前些年曾出现过几起家用燃气小锅炉爆炸的事故,这属于初期试用中的问题。引进国外成熟技术,安全问题容易解决。在小区燃气锅炉房集中供热中,锅炉房、室外管网和建筑物内主管网的投资至少要30~50元/�,与家庭燃气热水锅炉投资相同,而使用家庭燃气热水锅炉时还可省去热水器投资。这种采暖方式用户可以根据需要自觉调节供热量,与集中供热锅炉相比,平均节省30%~40%燃气,从而降低运行成本。
4.直接用电采暖方式
这种采暖方式是采用各种电暖气、电热膜、热电缆等给室内给暖。尽管末端装置热利用率认为可达100%并且调节灵活,但用高品位电能直接转换为热能,是很大的能量浪费。目前我国大型火力发电厂的平均热电转换效率为33%,再加上输送损失,电热采暖的效率仅为30%,远低于燃煤或燃气采暖的70%~90%。我国还是应以火电为主,采用电热方式,实际上要比锅炉房直接供热增加2倍以上的总污染物排放量。仅从环境保护的角度看,直接电热采暖的方式也不可取。
5.电蓄热采暖方式
为了解决电力负荷的峰谷差,减缓大型火电与调峰的问题,利用夜间低谷期电力供热,从电力系统运行的综合平衡看,尚有一定道理。目前有这样的几种电蓄热方式:(1)常压热水箱:占地面积大,蓄热损失也大:(1)高压蓄热水箱:可使蓄热水箱容积减少,但所占空间仍大,高压容器还有安全问题,且供热调节不灵活,供热效率低;(2)采用电热膜或电缆方式,利用建筑物本身热惰性蓄热。由于采暖最大负荷发生在晚间而电力负荷低谷发生在后半夜,因此这种蓄热方式效果差,热损失也大;(3)相变蓄热电暖气:采用硅铝合金作为相变材料,体积与通常的铸铁暖气相同并可在数小时内蓄存一天的热量,便于调节,是末端电蓄热采暖的最佳解决方案。目前的问题是设备投资高,电力峰谷价格差别小。只有由电力部门对这种采暖设备适当补贴,降低谷间电价,这种方式才能有应用市场。
6.空气源热泵采暖方式
空气源热泵是使空气侧温度降低,将其热量转送至另一侧的空气或水中,使其温度升至采暖所要求的温度的供暖方式。由于此时电用来实现热量从低温向高温的提升,因此当室外温度为0℃时,1度电可产生约3.5度的热量。热电转换效率为350%,考虑发电的热电效率为33%,空气源热泵的总合效率约为110%,高于直接燃煤或燃气的效率。实际上现在的窗式和分体式空调器大部分具有热泵功能,因此属成熟技术。这种采暖方式的问题是:(1)热泵性能随室外温度降低而降低,当室外温度较低时,需要辅助采暖设备,此时也比直接电采暖效率高。(2)房间末端设备采用风机盘管或地板采暖,初投资较高。
总上所述,在有条件的情况下应大力发展热电联产集中供热方式;不同的燃料对应于不同的最佳供热方式,如燃煤对应的最佳方式为热电联产和集中供热;远离热电联产热网的新建小区采用何种方式要做具体技术经济分析;对于城区燃煤炉采暖的用户,可以推广带有辅助热源的空气热泵方式和蓄热电暖气方式,电力部门还应对蓄热式电暖气设备给予补贴;严格控制各种电热锅炉集中供热方式,对电暖气、电热膜、热电缆等方式也应尽量控制使用。我国电力系统最大问题是峰谷差,直接用电采暖不会对减缓峰谷差有何帮助。大力发展热泵技术,实现高效率供热或发展相变蓄热电暖气解决峰谷差问题,才应是扩大用电负荷的合理途径。
