污水源熱泵用于集中供暖及技術(shù)經(jīng)濟(jì)分析

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1、污水源熱泵用于集中供暖的技術(shù)經(jīng)濟(jì)分析摘要：污水源熱泵技術(shù)正在越來(lái)越得到人們的關(guān)注。本文提出了利用污水源熱泵技術(shù)代替?zhèn)鹘y(tǒng)供熱鍋爐方案用于集中供暖的方案。并且以武漢某居住小區(qū)為例，評(píng)價(jià)了污水源熱泵用于冬季集中供暖的經(jīng)濟(jì)性，和其它供暖形式相比較得出了樂(lè)觀的結(jié)論。并且根據(jù)污水源熱泵的特點(diǎn)對(duì)污水源熱泵技術(shù)應(yīng)用于集中供暖提出了具體可行的改進(jìn)方法，以進(jìn)一步提高污水源熱泵機(jī)組的經(jīng)濟(jì)性和可行性。關(guān)鍵詞：污水源熱泵；集中供暖；技術(shù)經(jīng)濟(jì)分析0引言年來(lái)，在暖通空調(diào)領(lǐng)域，污水源熱泵的發(fā)展越來(lái)越得到人們的關(guān)注。雖然污水源熱泵技術(shù)

2、在國(guó)外早有應(yīng)用[1]，但其在國(guó)內(nèi)也是近年來(lái)才有了長(zhǎng)足的發(fā)展。污水源熱泵是利用城市污水作為冷熱源的水源熱泵，由于城市污水的一系列特點(diǎn)[2]，使得污水源熱泵在節(jié)能性和環(huán)保性等方面較傳統(tǒng)熱泵機(jī)組形式有較大的優(yōu)勢(shì)。由于城市污水在冬季的溫度較其它熱泵空調(diào)的熱源要高很多，在使用高溫水源熱泵機(jī)組的情況下，熱泵機(jī)組出水溫度可達(dá)到直接供暖的要求，所以在冬季利用污水源熱泵供暖是一項(xiàng)非常有潛力的技術(shù)。本文以在冬季利用污水源熱作為小區(qū)供暖熱源方案，和普通供暖鍋爐方案作一個(gè)定量的技術(shù)經(jīng)濟(jì)分析。比較對(duì)象為現(xiàn)在比較常用的幾種集中采

3、暖形式：燃煤鍋爐、燃?xì)忮仩t和燃油鍋爐。1集中供暖條件的確定1.1集中供暖概況武漢市是我國(guó)著名的重工業(yè)特大城市，每年污水排放量非常大。而且武漢市氣候特征為夏季炎熱，冬季濕冷。但是由于武漢市一般累年日平均溫度低于或等于5℃的日數(shù)為59天[3]，沒(méi)有達(dá)到60天的最低供暖要求，所以不屬于國(guó)家強(qiáng)制冬季集中采暖城市。但是隨著人民生活水平的日益提高，對(duì)冬季采暖的要求也日漸強(qiáng)烈。在當(dāng)前大規(guī)模的城市供熱管網(wǎng)沒(méi)有修建之前，在各小區(qū)建設(shè)集中供暖使用的鍋爐房或熱泵房是最佳選擇。本章以武漢市已建成的某小區(qū)為研究對(duì)象，該小區(qū)總供

4、暖面積為50000m2，供暖熱指標(biāo)按60W/m2計(jì)算[4]。1.2計(jì)算供暖熱負(fù)荷為正確計(jì)算該小區(qū)在采暖時(shí)期的熱負(fù)荷，采用繪制熱負(fù)荷延續(xù)時(shí)間圖[5]的方法。供暖熱負(fù)荷延續(xù)時(shí)間圖的數(shù)學(xué)表達(dá)式如下。（1）（2）式中、――供暖設(shè)計(jì)熱負(fù)荷和在室外溫度下的供暖熱負(fù)荷；――供暖室內(nèi)計(jì)算溫度，取＝18℃根據(jù)相關(guān)資料[6]，查得武漢地區(qū)氣象資料，＝-2℃，＝2℃，＝59天。代入式（1）、（2）可得到不同采暖室外計(jì)算溫度下的采暖熱負(fù)荷計(jì)算公式：（3）該小區(qū)的供暖設(shè)計(jì)熱負(fù)荷為3MW，根據(jù)式（3）可以得出在一個(gè)供暖周期（一年

5、）內(nèi)總的耗熱量：（4）2供熱系統(tǒng)的經(jīng)濟(jì)性評(píng)價(jià)2.1工程經(jīng)濟(jì)評(píng)價(jià)標(biāo)準(zhǔn)由于本文涉及的各個(gè)供暖方案具有不同的壽命周期，所以本文采用費(fèi)用年值法對(duì)各個(gè)采暖系統(tǒng)進(jìn)行經(jīng)濟(jì)性評(píng)價(jià)比較。費(fèi)用年值法的計(jì)算公式為[7]：（5）式中AW(AnnualWorth)――費(fèi)用年值（元）；C0――初投資（元）；F――殘值；i――回收率，一般取5％；n――折舊年限（年），對(duì)于熱力系統(tǒng)折舊年限為20年；Y――年運(yùn)行費(fèi)用（元）。2.2各供暖方案的初投資計(jì)算本章節(jié)主要是比較污水源熱泵與其它幾種供暖形式的經(jīng)濟(jì)性，只考慮機(jī)房部分的經(jīng)濟(jì)性差異，對(duì)

6、于供暖末端而言是相同的。所以初投資不考慮末端設(shè)備。初投資包括有：設(shè)備價(jià)格費(fèi)，根據(jù)文獻(xiàn)[8]，可以將各方案的設(shè)備購(gòu)置價(jià)格表示為設(shè)計(jì)供暖熱負(fù)荷(MW)的函數(shù)，見(jiàn)表1。污水源熱泵供暖方案中，設(shè)備價(jià)格還應(yīng)包括輸送低位熱源（污水）的管網(wǎng)投資、水泵投資以及低位熱源（污水）換熱器的投資。表1設(shè)備價(jià)格表設(shè)備名稱(chēng)污水熱泵+換熱器燃煤鍋爐燃油鍋爐燃?xì)忮仩t價(jià)格（萬(wàn)元）168.61016.33-116.8還應(yīng)包括：安裝工程費(fèi)，取總費(fèi)用的5％。設(shè)備工器具購(gòu)置費(fèi)，按設(shè)備總費(fèi)用的1％。由于污水源熱泵供熱系統(tǒng)（高溫?zé)岜孟到y(tǒng)）的供回水

7、溫度為85/70℃，而三種傳統(tǒng)供熱方案的供回水溫度均為95/70℃，在對(duì)室內(nèi)提供相同供熱量時(shí)，高溫?zé)岜霉岱桨感枰黾邮覂?nèi)散熱器的面積或選擇傳熱系數(shù)更高的散熱器，因此需要相應(yīng)增加室內(nèi)采暖系統(tǒng)的初投資所占的比例。污水源熱泵方案中，室內(nèi)供暖系統(tǒng)初投資的增加值和污水管網(wǎng)的投資均計(jì)入初投資比較表2中。表2四種供熱方案的初投資比較方案設(shè)備費(fèi)（萬(wàn)元）安裝工程費(fèi)（萬(wàn)元）土建費(fèi)（萬(wàn)元）室內(nèi)供熱系統(tǒng)增容費(fèi)（萬(wàn)元）污水管網(wǎng)敷設(shè)費(fèi)（萬(wàn)元）合計(jì)（萬(wàn)元）殘值（萬(wàn)元）方案一505.82.2203353421.4方案二3013.4

8、3073.42.94方案三484.51870.52.82方案四50.44.51872.92.92注：取熱泵站離污水干渠或處理站的距離500米，污水管網(wǎng)敷設(shè)費(fèi)按6萬(wàn)元/km計(jì)算。2.3各供暖方案的運(yùn)行費(fèi)計(jì)算各供暖方案在運(yùn)行的壽命周期內(nèi)，會(huì)產(chǎn)生各種各樣的成本。包括燃料費(fèi)、人工費(fèi)、折舊費(fèi)等等。并不是初投資低的方案就一定劃算，只有在整個(gè)壽命周期內(nèi)都表現(xiàn)出良好的經(jīng)濟(jì)性的方案才是最佳方案。其中污水源熱泵不包括燃料費(fèi)，其它三種方案均需要消耗燃料。武漢地區(qū)燃煤、燃油和天