散热器采暖与低温辐射采暖的技术经济

[ 字号: ] [ 关闭 ] 2009-2-3 10:43:20 来自网络 作者:admin 浏览次数: 发表评论

关键词:散热器

双立管水平串联式和传统单管顺流式散热器采暖、低温热水地板辐射采暖和电热膜辐射采暖是目前国内常用的几种供暖方式,它们不仅可以适应于不同地区和不同场合的供暖,而且还可以满足不同的消费群体。但是对于几种供暖方式的实用性和经济性,不同阶层和不同行业对此的理解和认识还存在一些差异。由于单因素经济评价指标有许多不足之处,所以研究经济综合评价指标和它们的实用性与经济性显得十分必要,这也正是本文的研究内容。

2.目前常用的几种典型供暖方式及其特点

2.1 双立管水平串联式散热器采暖

双立管水平串联式系统的特点是热水经总供水立管和各层水平支管,在多组散热器散热的一种供暖系统。其优点是在热用户入口处安装锁闭阀和热计量表,可以实现分户控制和分户计量;在热用户内安装集水器并加阀门来控制不同房间的温度,实现分室控温;管路简单,施工无立管穿越楼板,本层敷设水平支管时,可埋设在沿墙50mm深的沟槽中,室内没有明管比较美观;水平支管及跨越管的管材可以选用耐设计温度,寿命较长的交联聚乙烯管,这也符合国家“以塑代钢”节约钢材的政策。缺点是水平方向串联过多散热器时,系统运行易出现水平失调,造成前端过热而末端过冷现象;水平支管埋设在垫层中,导致每层地面增加约30mm,不但增加了楼板的荷载,而且还增加了土建造价;水平支管需埋设在沿墙50mm深的沟槽中,活动的沟槽盖板与现行的施工验收规范有所冲突,一般是用水泥将沟槽灌死,这为将来系统的维修留下了隐患与不便。

建筑物下层散热器的设计片数较单管顺流式系统少,系统的散热器初投资比垂直式系统低,但由于每户都增设了锁闭阀、热计量表和散热器温控阀,因而系统的总造价比单管顺流式系统要高。虽然系统总造价稍高一些,但系统本身的优点以及国家政策的导向,使该系统迅速成为目前国内最常用的系统之一,特别是在居住建筑、各层有不同使用功能或不同温度要求的建筑物中得到广泛的应用。

2.2 传统单管顺流式散热器采暖

单管顺流式系统的特点是立管中全部的水量顺次流入各层散热器。其优点是系统型式简单、施工方便、造价低;缺点是不能进行局部调节和分户控制、分户计量,并且易造成供暖系统的垂直失调,出现局部区域过热或过冷的冷热不均现象。如果在系统设计时充分考虑引起垂直失调诸因素的影响,并采取适当技术措施,比如在计算热负荷时扣除管道散热量、适当减少上层散热面积、相对增加底层散热面积、在顶层局部加装跨越管等等,单管顺流式供暖系统垂直失调现象是可以避免的。该系统曾是国内一般建筑应用最广泛的采暖型式之一,目前由于国家供暖行业和用户对供暖系统提出了更高的要求,如分户控制、分户计量和分室控温,这样就使得单管顺流式供暖系统在居民住宅建筑中的应用受到很大影响。但其系统型式简单、施工方便、造价低等优点是有目共睹的。所以仍被有限地应用于办公建筑、学校、医院、公共建筑、工业企业建筑及公有住宅的采暖中。

2.3 低温热水地板辐射采暖

低温热水地板辐射采暖以低温热水作为热源、以地板为发热体、以辐射传热为主,对流换热为辅,是一种对房间热微气候进行调节的节能采暖系统。散热均匀使人热感觉舒适,而且具有管理方便、不占用使用面积、卫生条件好、无噪声、节能、维修量小等优点,缺点是要占用50-70mm的建筑物高度,不仅造成楼板或地面每平方米要至少增加20Kg的静荷载,而且土建初投资也有所增加;由于盘管是埋在结构层里,所以系统维修很难。近几年我国很多地区已广泛采用这种采暖方式,特别是各种新型保温材料和塑料管材的出现,管材价格的下降,都加速了低温热水地板辐射采暖在我国的发展。该系统特别适用于大开间、矮式窗、热媒温度低、装修要求高的建筑物,因系统可以进行局部调节和分户控制、分户计量的功能,如今在住宅中也得到广泛的应用,已成为目前我国常用的供暖型式之一。

2.4 低温电热膜辐射采暖

低温辐射电热膜供暖系统,是以电力为热源、以电热膜为发热体、大部分热量以辐射方式送入房间。电热膜是一种通电后能发热的半透明聚酯薄膜。有可导电的特质油墨、金属载流条经印刷、热压在两层绝缘聚酯薄膜间制成的,配以独立的温控装置。电热膜一般安装在天棚内,对房间辐射采暖,工作时表面温度在40~60℃之间。该供暖方式无室外热源和热网,室内部分一次性投资高于室内热水供暖系统投资。其运行费用比同等条件下热水供暖系统高。该方式主要优点是无污染,维修量小,室内美观、空间利用率高。用户可随意调节室温,方便、灵活,室内环境舒适。用户行为节能可较大幅度降低供暖运行费用。对于某些制立了优惠电价和峰谷电价差的地区,该供暖方式的运行费仍然高于当地热价,很难被多数居民所接受。它多应用在高档别墅、宾馆、节能型建筑。

3.几种供暖方式的经济比较

3.1 对比方案的确定

本文选择哈尔滨某小区4#,5#,6#三栋楼作为研究对象,其中4#楼采暖建筑面积5290m2,5#楼采暖建筑面积4410m2,6#楼采暖建筑面积3950m2,采暖建筑总面积13650m2。哈尔滨冬季采暖气象参数:冬季室外计算温度为-26℃,冬季室外日平均温度为-9.5℃,全年采暖天数179天。建筑物供暖有以下几种方案:

方案一:室内系统采用双立管水平串联式散热器采暖,热源为集中供热热网中95/700C的热水;

方案二:室内系统采用传统单管顺流式散热器采暖,热源为集中供热热网中95/700C的热水;

方案三:室内系统采用低温热水地板辐射采暖,增设换热站,利用换热机组把集中供热热网中95/700C的热水换热到60/500C热水;

方案四:室内系统采用低温热水地板辐射采暖,热源采用自建电锅炉房;

方案五:室内系统采用低温电热膜辐射采暖,以电作为热源;

3.2 各方案初投资与运行费用的计算

上述五种方案的热源、热网与室内系统各有不同之处,但各供暖系统仍有很多共同点,因此在研究问题时,设定一些所有系统所共有的因素,以增强各对比方案间的可比性。

①建筑类型均为住宅,室内设计温度均为18℃,连续供暖;

②供暖建筑按节能建筑考虑,综合热指标45w/m2,但无行为节能;

其它主要的经济计算参数:煤价200元/吨(低位发热值Qd=20935KJ/kg);水价2元/m3;电价0.399元/KWh,无优惠,无峰谷价差;人均工资7000人/年。

3.2.1 各方案的初投资计算

方案一、二的初投资包括热源、室外热网和室内系统,方案三的初投资包括热源、室外热网、换热站和室内系统,方案四的初投资包括电锅炉房、室外热网和室内系统。热源、换热站、电锅炉房及一级网部分的初投资依据《城市供热热源工程投资估算指标》(HGZ47-104-99)和《全国市政工程投资估算指标》(HGZ47-103-96)进行估算;二级网和室内系统的初投资依据《黑龙江省建设工程预算定额》进行详细计算。其中散热器采暖的室内系统包括总供回水干管、供回水总立管、水平支管和室内散热器等,方案一还包括热用户入口热计量表、锁闭阀和散热器温控阀。低温热水地板辐射采暖的室内系统包括总供回水干管、供回水总立管、水平支管、分集水器、地热盘管、苯板、铝铂、热计量表和锁闭阀等,此外因加热盘管埋在结构层,使结构层增加50-70mm,因此初投资还要加上这部分土建费,本文称这部分费用为土建追加费。

方案五的初投资只包括室内系统,可分为“室内采暖安装工程、装饰工程和电气工程”三部分,其中室内采暖投资包括电热膜本体、保温层、连接卡、绝缘罩、温控器等;装饰工程主要为吊顶,其投资包括石膏板、主次龙骨等;电气工程主要为室内配电工程,其投资包括配电箱、空气开关等。本文借助产品厂家所提供的根据实际工程结算所得到的结果,电热膜采暖单位建筑面积总造价100元/m2

由于论文篇幅有限,各方案初投资的详细计算过程略,计算结果见表1。

3.2.2 各方案的运行费用计算

三栋楼的年总耗热量为 :

=5937.34(GJ/a)


 

各方案的年运行费用计算方法基本相同,由于论文篇幅有限,本文仅以方案四为例,详细的计算过程如下:

水费:小时补水量=2%×G=0.02×52.83=1.06t/h,

年补水量=1.06×179×24=4554t,

水费=4554×2×=9108元;

电费:电锅炉年耗电量为1649261.25/0.95=1736064KWh;

循环水泵功率

同理补水泵功率为0.24KW

则水泵年耗电量为(3.54+0.24)×179×24=16239KWh

年总耗电量=1736064+16239=1752303KWh

年运行电费=1752303×0.399=699169元;

折旧费:折旧费=1324733×0.95×4.8%=60408元;

大修理费:大修理费=1324733×0.95×2.5%=31462元;

工资及福利费:工资=3×7000=21000元,福利费=21000×0.14=2940元;

材料费:材料费=5937.34GJ×0.35元/GJ=2078元;

其它费:其它费=3人×2000元/人=8000元;

方案四年运行费用9108+699169+60408+31462+23940+2078+6000=832165元

其它各方案的年运行费用计算结果见表2。

3.2.3 各方案的费用年值

本文所采用的年计算费用法(投资效果系数法),将经济学资金时间价值理论和动态法计算费用年值应用到本文的研究中,其实质是将初投资经折算后,与运行费相加(见公式1)。该方法的优点是物理意义直观,全面地考虑初投资和运行费两种因素,避免了因不同方案中设备使用寿命各异而造成的计算不便。

(1)

式中 Zd——按动态法计算的年计算费用,元/年;

K——开始正常投产时的总投资额,元;

C——年运行费,元/年;

i——利率或采用部门的标准内部收益率,本文取8%;

m——生产期(按能源部有关规定选取),散热器采暖取18年,辐射采暖取40年。

本文运用上述方法计算各方案的费用年值,计算结果见表3

各对比方案初投资费用一览表 表1

项目

单位

方案一

方案二

方案三

方案四

方案五

热源

元/m2

21.63

21.63

21.63

25.20

100

换热站

元/m2

8.38

室外热网

元/m2

16.31

16.31

20.76

9.07

室内系统

元/m2

52.24

41.16

44.78

44.78

土建追加费

元/m2

18

18

单位面积初投资

元/m2

90.18

79.1

113.55

97.05

100

各对比方案年运行费用一览表 表2

项目

单位

方案一

方案二

方案三

方案四

方案五

燃料费

77671

77671

77671

水费

3644

3644

9108

9108

电费

4114

4114

6479

699169

658055

工资

21000

21000

14000

21000

14000

福利费

2940

2940

1960

2940

1960

折旧费

59086

51826

74398

60408

65520

大修理费

29235

25643

36811

31462

32419

材料费

2078

2078

2078

2078

2078

其它费

6000

6000

4000

6000

4000

年运行费

205768

194917

226505

832165

778032

单位面积热成本

元/m2

15.07

14.28

16.59

60.96

57.00

各对比方案费用年值一览表 表3

项目

单位

方案一

方案二

方案三

方案四

方案五

初投资费

1230957

1079715

1549958

1324733

1365000

年运行费

205768

194917

226505

832165

778032

费用年值

元/年

337114

310124

356485

943258

892501

3.3 经济分析

通过建立计算期内(动态法)年计算费用为目标函数的数学模型,对目前国内常用的几种供暖方式进行优化计算,其计算结果是比较科学的、可行的。

对于本文确定的几种供暖方案,当采用集中供热作为热源时,低温热水地板辐射采暖年运行费用比双立管水平串联式散热器采暖高10.1%,比单管顺流式散热器采暖高16.2%,年计算费用分别高5.7%和14.9%,低温热水地板辐射采暖与散热器采暖相比其经济性要差;当低温热水地板辐射采暖采用自建电锅炉房作为热源时,年运行费用是采用集中热网作为热源时的2.65倍左右,其费用年值比低温电热膜采暖还要高出5.7% ,此时低温热水地板辐射采暖的经济性最差,建议在选择低温热水地板辐射采暖热源时应尽量采用集中供热,不然用户将很难承受高额费用。在本文研究的几种供暖方案中,虽然低温热水地板辐射采暖是节能的供暖方式,但其初投资和运行费用都要高于普通散热器采暖,显然这种供热系统的经济性远不如散热器采暖好。而电热膜辐射采暖应用在节能型建筑物时的费用年值是一般散热器采暖的2.6倍左右,若在非节能型建筑物中使用仅年运行费用还要再增加30%左右,因此该供暖方式很难被老百姓所接受,也很难得到广泛使用,建议该供暖方式尽可能在节能型建筑里使用。

在选择小规模建筑供热方案时,应该首先考虑利用集中供热,尽量避免自建燃煤、燃气、燃油、电锅炉房等其它的热源型式,因为自建热源无论从初投资上还是从年运行费用上都要高于集中供热,而集中供热具有可靠性高、效果好、节约能源等优点,所以在选择供热方案时,应该始终坚持以集中供热为主,其它供暖方式为辅的原则。这样不仅可以减少供热的初投资和运行费用,而且还可以节约能源,减少对环境的污染,收到较好的社会效益、环境效益和经济效益。

4.结束语

低温热水地板辐射采暖系统本身的优点是值得肯定的,但是个别厂商、承包者大肆宣扬它的优点,过分夸大了它的“片面优越性”,而忽略或回避了它的“弊端”,这样势必会误导用户。由于目前国内的技术规范还没有成型,再加上地热的一些设计理论尚不完善,所以一些单位设计地热就加大热负荷,而地热承包商又有意缩小管间距,造成已采用低温热水地板辐射采暖的用户室内过热,使人感觉很不舒服,结果造成能源的不必要浪费,给国家和用户带来经济上的重大损失。

“热”成为一种商品是我国供暖行业发展的必然趋势,但是现在我们应该清醒地看到我国“热”成为商品还需要很长的一段时间,还需要很多人的努力,还有很长的一段路要走。到目前为止我们只走出了第一步,即大部分采暖建筑物可以分户控制,但要真正做到按热量收费,我们还要能够做到分户计量和制定合理的收费制度。目前我国的收费制度尚不完善,仍按照建筑面积或使用面积来收缴热费,节能型建筑和非节能型建筑的收费标准一样,以至于很多人在评价各种供暖方式时也忽略了这一因素,显然评价所得出的结论是片面的,也是不可信的。所以当我们评价不同的供暖方式时应当保证各对比方案具有可比性,在同样的可比条件下运用经济综合评价指标分析比较,其结果才是科学的、合理的、可信的和全面的,才具有指导意义。



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