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1、建筑熱水供應(yīng)經(jīng)濟形式初探1 集中熱力供應(yīng)的熱水供應(yīng)形式1.1 區(qū)域熱水供應(yīng)形式1,2區(qū)域熱水供應(yīng)形式，即水在熱電廠、區(qū)域性鍋爐或熱交換站集中加熱，通過市政熱水管網(wǎng)輸送至整個建筑群、居住區(qū)、城市街坊或整個工業(yè)企業(yè)的熱水供應(yīng)系統(tǒng)。在城市或工業(yè)企業(yè)熱力管網(wǎng)的熱水水質(zhì)符合用水要求，熱力網(wǎng)工況允許時，也可從熱力網(wǎng)直接取水。區(qū)域熱水供應(yīng)形式國內(nèi)尚處在個別城市和地區(qū)，由于其便于集中統(tǒng)一維護管理和熱能的綜合利用；有利于節(jié)約能源；有利于減少環(huán)境污染；設(shè)備熱效率和自動化程度較高；熱水成本低、設(shè)備總?cè)萘啃?，占用總面積少；使用舒適方便，保證率高等一系列優(yōu)越性，必將是建筑布置較集中、熱水用量較大的城市、工業(yè)企業(yè)、住宅小2、區(qū)、新規(guī)劃區(qū)供熱的方向。 通過熱電廠向居民小區(qū)集中供應(yīng)熱水，使居民各用戶燃用煤氣、液化氣的廢氣分散排放變?yōu)闊犭姀S煙氣的集中排放，又因熱電廠一般遠離市中心且煙氣都經(jīng)過高煙囪排放，故其對環(huán)境的影響將大大減小，有利于減少環(huán)境污染；同時，熱電廠向居民小區(qū)集中供應(yīng)熱水，與居民各用戶使用電熱水器相比，因其能量轉(zhuǎn)化效率高 (使用電熱水器，其能量轉(zhuǎn)化環(huán)節(jié)多，效率相對較低 )，有利于節(jié)約能源。 蘇州華能熱電有限責(zé)任公司近幾年對蘇州市區(qū)一些新建居民區(qū)利用熱電廠提供蒸汽作為熱源通過熱交換站集中供應(yīng)生活熱水的實踐證明，這種區(qū)域熱水供應(yīng)形式是方便安全、經(jīng)濟適用、環(huán)保節(jié)能的，有著良好的經(jīng)濟、環(huán)境和社會效益，前景十分看好33、。1.2 采暖熱媒戶內(nèi)換熱生活熱水供應(yīng)形式建筑集中供暖已較普遍且普及率上升很快，采暖期也越來越長。就北京市而言，供熱公司規(guī)定：每年自 11月15日至來年 3月15日為供暖期，實際上供暖期限一般是11月6號到來年的3月底。在有些北方地區(qū)其供熱時間更長。因此在取暖期合理利用采暖熱源轉(zhuǎn)換為生活熱水的熱源，并利用已有的熱水供給器具，采用取暖期和非取暖期雙套熱源的熱水供應(yīng)方式經(jīng)濟適用、靈活方便、安全可靠，有著較好的發(fā)展前景。 由于是將已引入住宅的采暖熱水(或者蒸汽 )在每家每戶中通過不同的方式在互不混合的情況下把自來水加熱到洗浴或其它使用要求溫度的熱水。因此在戶外沒有任何與原采暖不同的改變，所以不需要任4、何額外的投資，和集中供給熱水相比，省去了單獨的鍋爐房或者換熱站，省去了單獨的生活熱水管線，也不需要任何的維護保養(yǎng)人員和工作量，這是一個很大的投資。 由于洗浴時間不會集中在最低氣溫時間，所以原采暖設(shè)計不需任何改變，也不需要對網(wǎng)管負擔(dān)任何費用，而室內(nèi)的任何散熱損失均可以歸到取暖需要。因此其加熱成本只計算用水加熱所需熱量的費用。 由于換熱器件設(shè)計時已考慮了兩種介質(zhì)絕對不會混合的結(jié)構(gòu)，不存在降低用水的衛(wèi)生標準，安全衛(wèi)生，且只要在供暖的時間都可以使用，方便靈活。2 地?zé)岜眉夹g(shù)供應(yīng)生活熱水形式地?zé)嵩谖覈植驾^廣，是一項極有價值的資源，在有條件時，應(yīng)優(yōu)先予以考慮，地?zé)釤崴勺鳛闊嵩?，也可直接采用地?zé)崴鳛樯?、活熱水。但地?zé)崴雌渖蓷l件不同，其水溫、水質(zhì)、水量和水壓有很大區(qū)別，設(shè)計中應(yīng)采取相應(yīng)的升溫、降溫、去除有害物質(zhì)；選用合適的管材設(shè)備；設(shè)置貯存調(diào)節(jié)容器；加壓提升等技術(shù)措施，以保證地?zé)崴陌踩侠硎褂?。采用地?zé)釙r，供熱側(cè)低溫?zé)嵩纯梢允侨∽越雍５乃部梢匀∽缘叵?，取自地下則稱之為地源熱泵 (或地?zé)岜?)。地源熱泵是地?zé)崂玫囊环N形式，是將低位熱能用熱泵提升為高位熱能加以利用。地?zé)岜锰崛〉責(zé)岬姆绞侥壳坝腥N：一種是地下埋管，通過管壁和地下土壤進行換熱，這種方式占地較大投資也大，一般發(fā)展中國家較難采用。第二種方式是將管子放在房屋的基礎(chǔ)內(nèi)，通過基礎(chǔ)提取土壤的熱量，需要與土建施工密切配合。第三種方6、式是打深井，直接提取深井水的熱量，利用后的水再回灌到地下。這種方式最簡單但也需要具備一定的條件，首先是地下水資源豐富，其次是建筑物總圖內(nèi)可以安排井位。由于打井口徑及地質(zhì)條件等因素，相同口徑的井回灌量一般是提升量的60 %70%，因此國內(nèi)通常作法是打三口井。一口井提升，兩口井回灌，為延長井的使用壽命，三口井的工作相互輪換，因此三口井都要裝深井泵 (國外作法是打兩口井一抽一灌 )。由于熱泵的能效比一般在45(COP=45) 即壓縮機消耗1kW的電可以得到45kW的熱，且地源熱泵的低位熱能取自土壤或地下水，節(jié)能效果顯著，因此地源熱泵技術(shù)在世界各國都得到應(yīng)用。國內(nèi)的實踐表明5，用地?zé)岜眉夹g(shù)供應(yīng)生活熱水7、是經(jīng)濟的，亦可減少溫室氣體的排放，在地下水資源豐富，總圖有條件安排井位的地方可以優(yōu)先考慮地?zé)岜梅桨浮５責(zé)岜玫慕?jīng)濟性與燃料政策有關(guān)，當(dāng)天然氣增容費、天然氣價格和電價變化時，投資與運行費用比較也隨之變化，因此具體工程需要根據(jù)當(dāng)?shù)厍闆r進行分析。同時，地?zé)岜眉夹g(shù)在我國應(yīng)用還剛剛開始，還需要不斷探索完善。3 太陽能聯(lián)合供熱熱水供應(yīng)形式由于地球上的礦物儲量有限，常規(guī)能源將日益緊張。世界各國都加強了對太陽能利用的研究。太陽能是一種清潔安全的可再生能源，對增強人類可持續(xù)發(fā)展能力有著重要作用。在能源日趨缺乏、環(huán)保意識日益提高的當(dāng)今世界，這種益于環(huán)境，益于社會，益于公眾的新能源的應(yīng)用已經(jīng)越來越廣泛，特別是太陽能8、熱水器已經(jīng)進入千家萬戶，而大型太陽能熱水系統(tǒng)也已在商品住宅等建筑中開始應(yīng)用。 據(jù)預(yù)測，本世紀太陽能將逐漸替代常規(guī)能源，成為全球重要的能源之一。我國大部分地區(qū)太陽能資源豐富，尤其是西部、北部地區(qū)更具有開發(fā)利用太陽能的優(yōu)越條件。太陽能熱水器適應(yīng)了時代的需求，節(jié)能環(huán)保，但由于受日照和風(fēng)雪雨露等氣候影響，不能全天候工作。這種不穩(wěn)定特性，使其有必要與其它供熱方式聯(lián)合使用，以達到盡美盡善。現(xiàn)行建筑給水排水設(shè)計規(guī)范6及其新版送審稿7均對以太陽能為熱源的集中熱水供應(yīng)系統(tǒng)宜附設(shè)輔助加熱裝置提出了要求。同時隨著人們生活水平的提高，以太陽能為熱源的局部熱水供應(yīng)系統(tǒng)，有鑒于其不穩(wěn)定性，也有必要附設(shè)輔助加熱裝置。但對如9、何設(shè)置輔助加熱裝置，規(guī)范及其條文均未作出說明。3.1 帶輔助電加熱裝置的太陽能熱水器在白天，真空管集熱器吸收太陽輻射并加熱集管內(nèi)的水。一旦太陽輻射足夠強 (超過某一閾值 )，光敏探頭就向電控柜給出一個信號，從而啟動循環(huán)泵，將集管內(nèi)的熱水送回貯水箱，使貯水箱內(nèi)的水逐步被加熱，最終達到某一設(shè)定的溫度值。如果太陽輻射降低到閾值以下，則循環(huán)泵就會停轉(zhuǎn)，此時貯水箱內(nèi)的電加熱器也會自動接通，水就由電能加熱到設(shè)定的溫度值。但是此種熱水器目前推廣尚不太普遍，且電加熱器在熱水器水箱之中，控制和除垢尚存在一定問題8。3.2 燃油（燃氣）爐作為輔助加熱裝置用電加熱器作為家用太陽熱水器的輔助加熱裝置，比較簡單、方便。10、但對于大型太陽熱水系統(tǒng)，采用燃油（燃氣）爐作為輔助加熱裝置，則比較經(jīng)濟。例如：一臺每小時能產(chǎn)噸熱水的燃油爐，每小時耗油kg，市價元不到；若改為電熱管加熱，電費需47元。采用燃油（燃氣）爐或電加熱的定時用水單位，都能實現(xiàn)定時起動和停運，可進一步節(jié)約能源。針對24小時用熱水的單位（如賓館酒店、高級住宅），可另設(shè)一個較小的的恒溫水箱，與燃油爐并列循環(huán)，其恒溫箱的水源取自太陽熱水器，這樣既能保證24小時有熱水供應(yīng)，同時也能保證太陽熱水器的正常工作，充分利用太陽能。廣東某公司在深圳英文書院裝有1000多平方米太陽熱水器系統(tǒng)，配有臺100萬kJ油爐，已運行年，使用效果很好；廣州中山醫(yī)學(xué)院住院大樓安裝了6211、0平方米太陽熱水系統(tǒng)和100萬kJ燃油爐輔助加熱系統(tǒng)，使用效果也很好。3.3 太陽能預(yù)熱熱水供應(yīng)形式從理論和實踐上來講，換一種角度，通過相應(yīng)閥門控制，把太陽能作為電、燃油（燃氣）爐等輔助加熱器的供水更合理、更經(jīng)濟。這種太陽能預(yù)熱熱水的供應(yīng)形式，不但適用于集中熱水供應(yīng)，也適宜于分戶供給熱水。在這種形式中，夏季熱水供水主要依靠太陽能集熱器，其它三季可由太陽能將水預(yù)熱，熱量不足部分由電、燃油（燃氣）爐等輔助加熱器補充。當(dāng)太陽能系統(tǒng)檢修時，可由電、燃油（燃氣）爐等輔助加熱器供給全部熱量。系統(tǒng)的運行、轉(zhuǎn)換、定時等可通過相應(yīng)的溫度、光照控制儀及閥門控制。4 電熱鍋爐加儲熱水箱熱水供應(yīng)形式我國南方地區(qū)幾乎沒12、有城市熱力管網(wǎng)，除了少數(shù)建筑可以利用工廠余熱、廢熱外，絕大多數(shù)建筑均為自備發(fā)熱設(shè)備。發(fā)熱設(shè)備按其常用的燃料，有燃煤、燃油、燃氣、電熱等之分。從運行費用情況來看燃煤最便宜，電熱最貴，燃油與燃氣居中，從環(huán)保角度看：電熱最好，燃氣、燃油居中，燃煤最差，從總投資來看：燃煤最大、燃氣、燃油居中、電熱最小。經(jīng)綜合比較，認為燃氣和電熱是較好的熱源，其中電熱具有無污染無噪音，安裝使用方便，利用電網(wǎng)躲峰期間進行電熱交換實現(xiàn)能量儲備，可作為電力部門的一種可調(diào)峰設(shè)備等優(yōu)點，將成為是今后熱源的發(fā)展方向。這一點在新版建筑給水排水設(shè)計規(guī)范送審稿7中已有所體現(xiàn)，其中有兩點值得一提，一是在條文里首次明確提出電蓄熱設(shè)備作集中熱13、水供應(yīng)系統(tǒng)的熱源或直接供給熱水。二是條文5.2.6條“局部熱水供應(yīng)系統(tǒng)的熱源宜采用太陽能及電能、蒸汽、燃氣等。” 而現(xiàn)行規(guī)范64.2.5條“局部熱水供應(yīng)系統(tǒng)的熱源宜采用蒸汽、燃氣、燃油、爐灶余熱或電能等。”這種改變，有因于電力供給條件的改善和電力供應(yīng)峰谷現(xiàn)象的客觀存在，而從節(jié)能環(huán)保角度來說，也應(yīng)是形勢所趨和方向所在。電熱鍋爐加儲熱水箱供熱形式，采用電熱鍋爐及儲熱水箱蓄熱技術(shù)，利用夜間低谷電制取一定溫度的熱水，并儲存于保溫水箱內(nèi)；在用電高峰期間不用電或用少量電，靠釋放已儲存的熱水來滿足用水點的熱水供應(yīng)需要。這種形式安全衛(wèi)生、無噪聲、無污染、可靠方便、布置靈活，且電熱鍋爐可避開用電高峰，起到“削峰14、”、“填谷”作用，符合國家政策，且與建筑物內(nèi)的其它用電錯開；據(jù)電力部門提供的資料，一天中至少約有個小時屬于用電低谷時間。北京、天津的電價時間分段見表1。由于低谷電價便宜，大大節(jié)省了運行費用，同時節(jié)省了煤、油、氣資源。表1 北京、天津電價時間分段表 用電時段地區(qū)高峰電時段8:0011:00平峰電時段7:008:00 低谷電時段23:00-7:0018:0023:0011:0018:00北京0.833元/kwh0.530元/kwh0.247元/kwh天津0.855元/kwh0.527元/kwh0.220元/kwh5 小結(jié) 建筑熱水供應(yīng)的經(jīng)濟形式，在考慮其本身的經(jīng)濟性的同時，也應(yīng)考慮其社會、環(huán)境、公15、眾效益以及國家相關(guān)政策，以上探討的幾種經(jīng)濟形式正是基于這一考慮的，但欠深入與具體，且存在一定的局限性，其目的是拋磚引玉，讓更多的人關(guān)心、思考、重視、研究這一問題。不足之處，還望同行專家多批評指正。參考文獻1 陳秀生主編.給水排水設(shè)計手冊建筑給水排水（第二版）M.北京:中國建筑工業(yè)出版社,2001.5.2 聶梅生，姜文源，周虎城，等.水工業(yè)設(shè)計手冊建筑和小區(qū)給水排水M.北京:中國建筑工業(yè)出版社，2000.12.3 張永明.居民小區(qū)集中供應(yīng)生活熱水的經(jīng)濟性分析J.能源研究與利用，2000,(5):39-41.4 劉振印,傅文華,張國柱,等.民用建筑給水排水設(shè)計技術(shù)措施M.北京:中國建筑工業(yè)出版社,1997,9.5 葉瑞芳.地源熱泵供應(yīng)生活熱水的經(jīng)濟性J.給水排水,2001,27(2):71-73.6 GBJ15-88建筑給水排水設(shè)計規(guī)范S.北京:中國計劃出版社，1997年版.7 GBJ15-2000建筑給水排水設(shè)計規(guī)范S.送審稿.8 何梓年，我國太陽能熱水器及其在住宅建筑中的應(yīng)用J.給水排水,2001,27(1):50-52.