表1 采暖方式及特点采暖方式采暖设备特 点集中供热大型锅炉、管网、热力站、用户设备节能，分户调节、按户计量比较困难分散采暖每栋楼或几栋楼设燃气锅炉，用户设备热效率高，设计时应考虑分户调节，按户计量问题分户采暖燃气两用炉管理方便，室温可调，实现了分户计量电采暖热泵具有调节控制方便等优点，运行费较高 本文通过优化计算，从以上几种采暖方式中，选择一种技术上先进，经济上合理，便于管理，适用于住宅的采暖方式。研究对象是某住宅小区的能源模式，即能源的选择。目标值：
1.经济性，包括投资、成本、热价和总费用年值法。
2.环境保护。
3.节能性，比较一次能源的消耗量，确定节能效益。通过经济性分析，节能性分析、环境效益分析后，给出方案的各项指标。由于角度不同，结论是不同的。因此，最后必须进行综合性分析，根据综合评价指标，提出报荐方案。二、住宅区概况
住宅分Ⅰ、Ⅱ二区，Ⅰ区由A、B、C、D、E、F六区组成；Ⅱ区由A、B、C、D、E五区组成。Ⅰ、Ⅱ区住宅设计按面积分为高、中、低三个档；设计以高层为主，辅以多层住宅；多层住宅以北京“九五”住宅标准为依据，采用了“新四合院”式，可达到较高的容积率和较好的环境，空间过渡符合人的心理需要。高层住宅以单塔式为主，辅以联塔。设计标准略高于“九五”住宅标准。主要技术经济指标见表2。
表2 Ⅰ、Ⅱ区主要技术经济指标分 类ⅠⅡ新建总建筑面积(m2)471660280000住宅建筑面积(m2)428360251340总居住户数(户)36102361平均每户面积(m2/户)118.6118.6三、采暖方式的比较 1.比较方案
(1)方案1：集中供热，在已建供热厂新建一台40t/h燃气锅炉，热水从锅炉房经过一次管网送至位于住宅区内的热力站。换热后，通过二次管网送至户内散热器。
(2)方案2：分散供热，分别在Ⅰ区的A、B、C、D、E、F六区内新建七座燃气锅炉房，在Ⅱ区的A、B、C、D、E五区内新建五座燃气锅炉房，通过管网将热水送至户内散热器。
(3)方案3：分散供热，分别在Ⅰ区的35栋楼内，Ⅱ区的26栋楼内新建54座燃气锅炉房，直接将热水送至户内散热器。
(4)方案4：分户供热，在Ⅰ区的3610户和Ⅱ区的2361户内共安装燃气两用炉5971台，并在Ⅰ区的A10、A11、B1、E4～E8、F3和Ⅱ区的A4、B5、C4新建13座燃气锅炉房，直接供用户采暖。
(5)方案5：集中供热，热源、管网、热力站与方案1相同，不同之处，新建一台燃煤炉。
(6)方案6：电采暖，分别在Ⅰ区的35栋楼内，Ⅱ区的26栋楼内新建61个水源热泵供热系统，通过每户热泵机组将热(冷)风送至各房间内。
2.初投资比较(见表3)
表3 初投资比较 锅炉房投资
万元一次网投资
万元热力站投资
万元二次网投资
万元户内系统投资
万元天然气增容费
万元单位建筑面积投资
元/m2合 计
万元方案111082029.27507505250450137.810337.2方案21429.24 188.76525045097.577318方案31639 525045091.87339方案44702.65 2400450100.37552.65方案5587.62029.27507505250 124.99366.8方案6 250.018750 计算时的几点说明：
(1)方案1锅炉房初投资。由于在已建供热厂内新建一台40t／h燃气锅炉，有些设备、厂地可以利用。只需增加一台锅炉、部分仪表、土建及工程费。合计投资约为1108万元。
(2)方案2、方案3锅炉类型选择原则：Ⅰ、Ⅱ区属高层住宅区，故首先是安全性，即应选择结构紧凑、体积小、可置于地下室或楼顶及各层的高效锅炉。其次是环保性，要求排放值、噪音均应符合国家规定。
通过调研，我们认为热水机组能满足上述要求。为了解决热水机组承受高层建筑水位压力的问题，拟采用外置板式换热器的间接加热方式，板式换热器可承受1.6MPa的压力，可拆卸、清洗、增减、更换。
(3)天然气增容费，北京市规定，增容费为1200元／Nm3。故Ⅰ、Ⅱ区总计450万元。
(4)分户燃气两用炉：
目前进口、国产燃气炉型号只有18kW、23kW和29kW三种，Ⅰ、Ⅱ区每户需要的约为14kW，故存在容量偏大的问题。燃气两用炉具有采暖、供生活热水的功能。在方案比较时，应扣除生活热水部分的投资。
5971户×0.75万元／台=4478.25万元。
3.运行费用比较
(1)年需热量的计算(kWh)
Q=24.Z.qH=24×125×39.9=119．7
(2)与计算运行费用相关的数据：
燃煤锅炉η=0.75，燃气锅炉η=0．85，燃气两用炉η=0．85，煤价为300元／吨标准煤，天然气家用为1.4元／Nm3，锅炉房为1．8元／Nm3，电价为0.5元／kWh。
(3)计算结果(见表4)表4 运行费的比较 元/m2.a 耗能量燃料费维修费人工费合计方案114.42Nm325.963.29130.25方案214.42Nm325.962.420.528.88方案314.42Nm325.962.670.729.33方案414.42Nm320.182.45/22.63方案519.61kg5.93.12110.02方案639.9kWh19.952.5/22.45 4.节能性比较(见表5)表5 节能性比较方案耗能量一次能耗量(标准煤)方案1～414.42Nm317.3方案519.61kg19.61方案639.9kWh16.39 5.环境效益的比较
(1)各种燃料燃烧时产生的污染物(见表6)表6 各种燃料燃烧时产生的污染物 二氧化氮二氧化硫烟 尘煤 kg/t917s8A(1-η)油 kg/kL2.864.2s0.29(1-η)天然气 kg/万m36.31.02.4煤 kg/Mkcal1.442.74s1.22A(1-η)油 kg/Mkcal1.241.89s0.13天然气 kg/Mkcal0.670.0110.025 注：s-含硫量，以计；A-灰分，以计；η-燃烧效率，以小数点计。
从表6可知，燃煤时产生的NOx、SO2、烟尘远远高于燃气、燃油，北京年用煤量达3000万吨，是世界上烧煤最多的首都。进入采暖期，空气呈现为典型的煤烟型污染的特征，二氧化硫浓度从非采暖期的30～40微克／m3，猛增至标准的3．5倍，采暖期总悬浮颗粒物2/3来源于烟尘，1／3来源于地面扬尘。这说明燃煤的污染是恶化城市环境的主要原因。
(2)燃烧天然气的特点
气体燃料特点(见表7)。表7 天然气的构成 CH4C2H6C3H8CO2N2H2SCOH2O2低发热值
kcal/Nm3北京焦炉煤气25.22.0 2.06.8 8.659.21.24074华北油田天然气80.8439.73265.75380.92880.32 10473.5陕甘宁天然气95.950.96750.13673.0 0.0002 8397.88 ①天然气中不含尘和SO2，只含微量H2S，是洁净能源。燃烧天然气，可减少大气中SO2含量，减少酸雨的发生，降低粉尘浓度。
②天然气中绝大部分为碳氢化合物，以甲烷占绝大多数。甲烷属非稳定性气体，略为加热即易分解，而且燃烧着的甲烷发光火焰其辐射强度约为一氧化碳火焰的2倍，是氢火焰的5倍。
从上述分析可知，燃烧天然气具有提高燃烧设备效率，保障安全运行和改善环境的功能。
(3)燃烧天然气时产生的污染物(见表8)表8 天然气燃烧时产生的污染物 kg/Mm3有害物质名称设备类型电厂工业锅炉民用采暖设备颗粒物80～24080～24080～240硫氧化物①9.69.69.6一氧化碳272272320碳氢化合物(以CH4计)1648128氮氧化物(以NO2计)112001920～36801280～1290② ①天然气平均含硫量以4.6kg/Mm3计。
②家用取暖设备1280，民用取暖设备取1290。
(4)燃煤时产生的污染物(见表9)表9 燃烧1吨煤炭排放的污染物量(kg/t)①污染物炉 型电站锅炉工业锅炉采暖炉及家用炉一氧化碳(CO)0.231.3622.7碳氢化合物(CnHm)0.0910.454.5氮氧化物(以NO2)9.089.083.62二氧化硫(SO2)16.0S② ①资料来源于美国。
②S煤的含硫量，以计。
(5)污染物排放量比较(见表10)。表10 污染物排放量(g/m2.a)的比较方案NOxSO2COCmHn烟尘方案127.680.143.920.781.44方案227.680.143.920.691.44方案327.680.143.920.691.44方案418.450.144.611.851.44方案5178.131426.68.829.4 注：煤含硫量为1。
天然气含硫量为4.6kg/Mm3计
发电厂所处位置会产生污染物
*烟尘排放量=B×A×dfh×(1-η)锅炉房A=30,dfh=0.2,η=0.75。 (6)燃气两用炉布置在每户，燃烧时产生的NO2排至户外，户与户之间相互有影响，分散燃气锅炉房将污染源集中处理，对小区环境特别是邻居关系的影响较小。
6.各方案的综合比较(见表11和表12)
表11 综合比较方案初投资运行费耗能量环境效益综合比较元/m2排名元/m2排名kg标煤/m2.a排名总分排名方案1137.8530.25417.322134方案297.57128.88317.32281方案391.8229.33317.32292方案4100.3322.63217.323103方案5124.9410.02119.6136145方案6250.0622.45216.3911103表12 综合性比较方案初投资
元/m2排名综合比较总分排名方案193.84124方案259.6181方案359.9292方案4100.75124方案586.883135方案6250.006103 表11中，方案1、2、3和5，指的是每户都安装热量计，每组散热器都安装恒温调节阀，具有分户调节、按户计量功能时的投资。方案4、6为分户燃气两用炉和热泵机组，具有调节和计量功能。
表12指的是方案1、2、3和5的户内系统不设恒温调节阀和每户入口处不安装热量计，但为了今后适应计量的需要，户内系统为双管系统时的投资。从表12可知，分散燃气锅炉房采暖方式的投资最好。
从表11、12的综合比较排名可知，方案2分散燃气锅炉采暖方式最优，方案1、5最差。四、结论
方案2为此次研究报告的推荐方案。
1.方案2为最优的原因：
(1)随着技术的进步，分散燃气锅炉的热效率达到了85％以上，具有方案1、方案5集中锅炉房供热节能的优点。
(2)从表8不同容量锅炉单位容量造价比中可知，随着单台容量的增加，单位容量价格降低，故方案2的初投资低于方案3。
(3)方案2的初投资主要是分散锅炉房的投资，二次管网的投资很少，而方案1、方案5的初投资分别由锅炉、一次网、热力站、二次网及户内设备组成，其投资比方案2大得多。
(4)方案2适应性好，与小区建设配合得好，而方案1一次投入大，见效慢。
2.方案4具有热效率高，调节简单，运行方便等特点，但以下原因使该方案居于第二位。
(1)目前进口、合资两用炉的规格为18kW、23kW、29kW，且18kW性能不够稳定，大部分用户采用23kW，供热能力大于需求，这种型号的单价，国产约为8000元/台，进口约为10000～11000元/台。从而使方案4的投资增大。
(2)每户安装两用炉，使用方便，但烟气中的污染物对邻居的环境有些影响。
(3)对于豪华住宅，冬天有些住宅长期无人居住。此时，燃气两用炉本身和户内给排水设备是否安全；也是物业管理关心的问题之一。
3.方案6除投资较高外，运行费、节能性、环保性均较好。从K6、K7的实际情况来看，此次不推荐该方案。
来源：中国能源网
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