中小型燃油鍋爐供暖系統(tǒng)經(jīng)濟運行方式的研究

　中小型燃油鍋爐供暖系統(tǒng)經(jīng)濟運行方式的研究楊慶，盛曉文哈爾濱工業(yè)大學(xué)市政環(huán)境工程學(xué)院，黑龍江哈爾濱150090投資及運行費用進行綜合比較，選擇不同地區(qū)不同的建筑類別以及不同的圍護結(jié)構(gòu)組合的諸多建筑模型，采用計算期內(nèi)費用年均值作為目標(biāo)函數(shù)，通過語言編制的計算程序進行了模擬計算，從而確定經(jīng)濟合理的運行方式及相應(yīng)的設(shè)備容量。

　　1問的提出隨著燃油鍋爐在全國范圍內(nèi)應(yīng)用的增多，社會上關(guān)于燃油鍋爐的利弊問的爭論也日益增多，其焦點主要集中在對能源和經(jīng)濟性評價上。據(jù)有關(guān)資料介紹2，我國的煤炭石油天然氣資源中，煤炭相對于其他兩種燃料要豐富得多，而石油和天然氣資源則不容樂觀，而且隨著近年來國內(nèi)汽車工業(yè)的發(fā)展，今后對石油的需求還將大幅度增加，石油供需矛盾將會日益突出。

　　另外，從經(jīng)濟性角度考慮，燃油鍋爐無論是同城市集中供熱相比，還是同燃煤鍋爐相比，燃料消耗費用都非常高。在相同的供暖效果下，燃油鍋爐所需的燃料費用將是燃煤鍋爐的34倍，約為集中供熱的45倍。為了節(jié)約能源，也是為了節(jié)約年運行費用降低運行成本，目前大部分的燃油鍋爐供暖系統(tǒng)均采用間歇供暖。方面，由于間歇使用的建筑物如辦公樓學(xué)校等在非使用時間的自然溫降可以節(jié)約能耗，從而節(jié)省了運行費用，而燃油鍋爐本身所具有的啟動升溫快，全自動控制，熄火時不用壓火等特點也非常適合間歇供暖；另方面，對于住宅式建筑夜間的幾個小時如果作為非保證時間，允許自然溫降，就可以節(jié)省部分運行費用，這也是目前人們的生活水平所決定的。但是，間歇供暖，由于要在預(yù)熱時間內(nèi)使房間達到設(shè)計溫度，需要對設(shè)計負(fù)荷增加間歇附加值，從而要增大供暖設(shè)備容量，也就是要增加設(shè)備初投資。因此，間歇供暖與連續(xù)供暖相比，從節(jié)約能源的角度來說是合理的，但在經(jīng)濟上并不定合適。例如文獻指出對于重型結(jié)構(gòu)的建筑物，在預(yù)熱時間為3時，間歇附加率不會小于90，對于重型結(jié)構(gòu)的建筑物，如果只有1的預(yù)熱時間，則所需的設(shè)備容量將是正常容量的3倍。這顯然是不經(jīng)濟也是不合理的。由此可，必須通過經(jīng)濟比較才能確定設(shè)備的經(jīng)濟容量及合理的運行方式。

　　對比方案的建立及目標(biāo)函數(shù)的確定對燃油鍋爐的經(jīng)濟容量進行研究，必須考慮供暖建筑物的結(jié)構(gòu)形式和使用條件的不同所處的地理位置和氣象條件的差別，以及各地不同的能源政策及物價水平。上述條件對工程初投資及運行費用影響很大，因此為了進行客觀有實用價值的方案比較，在進行比較前應(yīng)首先建立進行方案比較的建筑物模型。在對比方案已經(jīng)建立的基礎(chǔ)上，通過結(jié)合供熱系統(tǒng)經(jīng)濟評價的特點，運用系統(tǒng)工程學(xué)的方法對不同的經(jīng)濟評價方法進行綜合比較，采用計算期內(nèi)費用年均值作為目標(biāo)函數(shù)，從而確定了燃油鍋爐經(jīng)濟運行方式及經(jīng)濟容量的數(shù)學(xué)模型。

　　2.1比較模型的選擇及對比方案的建立眾所周知，間歇供暖附加值的大小是影響到方案初投資的主要原因，而影響間歇供暖附加值的因素卻有很多有文獻指出建筑物內(nèi)圍護結(jié)構(gòu)的質(zhì)量對于間歇附加值的影響要大于外圍護結(jié)構(gòu)，是主要影響各方案年運行費用的主要因素是建筑物的供暖季能耗，而當(dāng)建筑物的結(jié)構(gòu)形式已知時，供暖季能耗的大小主要同建筑物外圍護結(jié)構(gòu)有關(guān)。在綜合考慮了其中幾個最主要的影響因素的基礎(chǔ)上，才可以建立合適的進行方案比較的建筑物模型。

　　2.1.1比較模型的選擇根據(jù)燃油鍋爐的供暖對象選擇別墅型住宅類型1普通居民住宅樓類型2和辦公寫字樓類型3等種建筑；考慮不同地區(qū)氣象條件的差異選取哈爾濱北京上海等城市為代；根據(jù)目前常用的建筑外圍護結(jié)構(gòu)和符合文獻3規(guī)定的外圍護結(jié)構(gòu)為代，選擇苯板外保溫加氣混凝土2和普通磚墻3作為比較對象。

　　按上述不同地區(qū)不同建筑類型不同圍護結(jié)構(gòu)組合了24個可供方案比較的建筑物模型。

　　2.1.2對比方案的建立模型中分別把采用連續(xù)供暖和間歇供暖作為對比方案。但是在建立對比方案時必須注意要符合經(jīng)濟評價可比性原則，特別是要滿足需要的可比性。

　　對于不同建筑物類型，應(yīng)采用不同的間歇供暖方式。類型12都屬于住宅式建筑，采用間歇供暖方式，其使用時間般在早700晚2300共16，而夜間的8可視為非使用時間，允許自然降溫，這樣可以在保證房間定的熱舒適情況下節(jié)省些燃料，也比較符合我國的國情和人民的生活水平。這種間歇供暖運行方式與連續(xù)供暖相比，在滿足客觀需要上基本是等價的，所以采用其作為經(jīng)濟比較的基礎(chǔ)。

　　類型3為辦公寫字樓，采用的是白天供暖的間歇供暖方式。其使用時間在早800下午1700，在供暖季，把每天早800下午1700共9作為使用時間，其余時間內(nèi)則允許房間自然降溫。為了在使用時間前使房間的溫度達到設(shè)計溫度，必須對房間進行預(yù)熱。在本文中分別計算了預(yù)熱時間為12 3時供暖系統(tǒng)的費用年均值，以同連續(xù)供暖制度下供暖系統(tǒng)的費用年均值進行比較，以最終確定燃油鍋爐的經(jīng)濟運行方式和經(jīng)濟容量。在各建筑物摸型中，把采用連續(xù)供暖的方案記作方案0，預(yù)熱時間為123的間歇供暖方案分別記作方案1方案2和方案3.

　　2.2目標(biāo)函數(shù)的確定及計算期的選取2.2.1目標(biāo)函數(shù)的確定值法進行經(jīng)濟比較。文中進行比較的各方案的基礎(chǔ)都能達到同樣的需要，即在使用時間內(nèi)使房間的溫度不低于某保證溫度。

　　動態(tài)分析方法中比較典型的是現(xiàn)值法和年均值法�，F(xiàn)值法般只用于各方案的使用壽命相同時進行比較，年均值法則更加適合于各方案的使用壽命不同時進行比較，但兩種方法得出的結(jié)論是致法。計算期內(nèi)各方案的年均值計算式為包括折舊，元；！為資金現(xiàn)值等額分?jǐn)偟矫磕甑姆蓊~；為計算期；為折現(xiàn)率，文中取0.1.

　　對文中采用的年均值法還有以下幾點需要說明假設(shè)各對比方案在計算年限后的殘值與清理費用相抵，即凈殘值為零。

　　假設(shè)各對比方案計算期內(nèi)的年運行費用每年均相等，而不考慮由于設(shè)備的有形磨損導(dǎo)致的年運行費用的逐年增長。

　　2.2.2計算期確定計算期應(yīng)包括建設(shè)期和生產(chǎn)期。對于燃油鍋爐的經(jīng)濟壽命，目前尚無明確規(guī)定。按能源部有關(guān)規(guī)定熱力網(wǎng)的生產(chǎn)服務(wù)期為1520.，因此本文取計算期為16.。

　　2.3各項費用計算方案的初投資包括部分燃油鍋爐及輔助設(shè)備的投資；鍋爐房土建投資；管網(wǎng)的總投資+，即有設(shè)備投資中包括燃油鍋爐設(shè)備的投資油系統(tǒng)投資和循環(huán)水系統(tǒng)及補給水系統(tǒng)投資，另外，還應(yīng)考慮上述設(shè)備的安裝費用。

　　系統(tǒng)的年運行費用包括部分燃料消耗費用；系統(tǒng)運行的動力水電費用；設(shè)備的維修及材料費用，管理及維護人員的工資及福利費用。等，即有限于篇幅上述各項費用的計算公式及估算指標(biāo)略。

　　2.4熱價的計算熱價的計算公式元元12或元2稅金，元，2為熱價計算面積，12或計算熱量，21.

　　3經(jīng)濟比較結(jié)果與分析3.1計算方法的選取與程序的編制對于某確定建筑模型，當(dāng)采用不同的供暖運行方案時，所需要的供暖系統(tǒng)的設(shè)備初投資和運行費用都是不相同的。采用間歇供暖方式時，隨著預(yù)熱時間的減少，設(shè)計熱負(fù)荷在不斷增加，設(shè)備初投資也會隨著熱負(fù)荷的增加而不斷增長，但這種增長反應(yīng)在數(shù)學(xué)上卻是不連續(xù)的，其主要原因是因為供暖系統(tǒng)中不同設(shè)備燃油鍋爐水泵等型號的價格變化是階躍性的。

　　基于以上原因，進行經(jīng)濟評價的計算方法不應(yīng)采用常規(guī)的計算方法，而應(yīng)采用枚舉法來計算。亦即是對于某確定方案，分別將供暖系統(tǒng)中的各種設(shè)備及其相關(guān)的各項參數(shù)容量價格和占地面積等等列舉出來，在計算過程中供暖系統(tǒng)的設(shè)備及其相關(guān)參數(shù)只限于從列舉出的值中選取。

　　輸入各地物價I！

　　計算初投資運行費用及費用年均值，結(jié)束C開始輸入設(shè)計負(fù)荷種附屬設(shè)備根據(jù)數(shù)學(xué)模型的目標(biāo)評價函數(shù)，用語言編制了燃油鍋爐供暖系統(tǒng)費用年均值的計算程序，3.2模擬算例及計算結(jié)果現(xiàn)以哈爾濱地區(qū)為例，按上述模擬計算方式，分別對各模型中不同供暖運行方案下供暖系統(tǒng)的初投資年運行費用及費用年均值進行了計算，以確定燃油鍋爐的經(jīng)濟容量，1.各種費用及價格指標(biāo)如下，電價0.62元+，輕油2.6元；管理維修人員工資及福利7000元人；鍋爐房土建單位面積造價800元12；管網(wǎng)平均造價40元12；相應(yīng)的設(shè)計熱負(fù)荷指標(biāo)統(tǒng)計值模型方案編號初投資萬元年運行費萬元費用年均值萬元熱價元12方案0方案1方案2方案3方案0方案1方案2方案3方案0方案1方案2萬案3方案0方案1方案2方案3方案0方案1方案2萬案3方案0方案1方案2方案3方案0方案1方案2方案3續(xù)1模型方案編號初投資萬元年運行費萬元費用年均值萬元熱價元2方案0方案1方案2方案3方案0方案1方案2方案3建筑類別1.

　　別墅型住宅；2.普通居民住宅；3.辦公寫字樓；圍護結(jié)構(gòu)1.苯板外保溫；2.加氣混凝土；3.普通磚墻4結(jié)論及建議根據(jù)上述分析計算，可以得出以下幾點結(jié)論燃油鍋爐供暖系統(tǒng)采用間歇供暖比采用連續(xù)供暖要節(jié)能，但節(jié)能率都不大住宅式建筑包括普通居民住宅樓和別墅型住宅般都很難達到10，而辦公型建筑最大只能達到15哈爾濱地區(qū)，20北京和上海地區(qū)，其中的節(jié)能型建筑還要低5左右。

　　由于住宅式建筑采用間歇供暖，夜晚房間的溫度降低，其熱舒適性也降低。普通居民住宅樓般會降到130以下設(shè)計溫度180，別墅型住宅也很難保持在150之上設(shè)計溫度2，0.

　　不同的建筑物模型中，采用間歇供暖的各方案初投資均要高于連續(xù)供暖方案初投資。

　　各建筑模型中在采用間歇供暖方案時，雖然供暖系統(tǒng)的運行時間減少了，但是由于需要選用較大容量的燃油鍋爐和水泵，使得電耗并不定小于連續(xù)供暖方案的電耗。而且設(shè)備檢修費用隨著設(shè)備容量的增大而增大，因此將抵消因為供暖能耗的減少而帶來的燃料費用的節(jié)省，所以其運行費用與采用連續(xù)供暖方案的運行費用相比變化并不大。

　　不同的建筑模型在采用間歇供暖方案時，其費用年均值要高于采用連續(xù)供暖方案時的費用年均值，因此對于燃油鍋爐供暖系統(tǒng)來說，可以認(rèn)為連續(xù)供暖是比間歇供暖更經(jīng)濟的供暖運行方式。特別應(yīng)該指出的是辦公型建筑采用間歇供暖是最不經(jīng)濟的。

　　不同的建筑物類型采用不同的圍護結(jié)構(gòu)時，其計算出的成本熱價相差會很大。采用傳統(tǒng)圍護結(jié)構(gòu)的建筑物其成本熱價要明顯高于各地區(qū)的現(xiàn)行熱價，在目前的生活水平條件下般很難讓人接受。但建筑物若采用了符合文獻132規(guī)定的外圍護結(jié)構(gòu)，其成本熱價將會明顯降低，接近并有可能達到各地區(qū)的現(xiàn)行熱價，這將增加燃油鍋爐在供暖設(shè)計熱源方案選擇中的競爭力。

　　綜上所述，對今后燃油鍋爐的發(fā)展和應(yīng)用提出如下建議以燃油鍋爐為熱源的供暖系統(tǒng)，由于其高額的運行費用以及我國的能源狀況，只能作為集中供熱的種補充形式而存在，需因地制宜而不可盲目發(fā)展。

　　在燃油鍋爐供暖系統(tǒng)設(shè)計中，無論是住宅式建筑還是辦公型建筑，都應(yīng)該按連續(xù)供暖進行設(shè)計和選取設(shè)備容量，此舉不僅提高了工程的經(jīng)濟性，而且也增加了房間的熱舒適性。

　　供暖運行過程中應(yīng)結(jié)合實際使用情況，對于允許降低室內(nèi)熱舒適的房間，應(yīng)當(dāng)采用連續(xù)供暖并輔以間歇調(diào)節(jié)的供暖運行方式，將會比連續(xù)供暖節(jié)省能耗從而進步降低運行費用，提高工程的經(jīng)濟性。