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摘要對三種燃氣供暖方式的性運用壽命周期費用法進行了分析。結(jié)果表明：無論有無分戶熱計量，戶用小型燃氣兩用鍋爐供暖經(jīng)濟性都優(yōu)于其它兩種方式；燃料費用在燃氣熱源的經(jīng)濟分析中占較大權(quán)重，應充分重視。

關(guān)鍵詞燃氣供暖方式壽命周期費用

AbstractAnalysesthethreetypesofgas-firedboilersheatingsystems.Resultsshowthatindoorboilerssystemaremoreeconomicalthanothersystems;thechargeofgasconsumeaffectthelife-cycle-costgreatly.

Keywordsgas,heatingsystem,lift-cycle-cost

一、引言

我國以往城市供暖主要以煤為燃料，供暖熱源熱效率低，燃燒產(chǎn)生大量SO2、CO2、NOX和煙塵，成為北方城市冬季大氣主要污染源之一。在燃煤熱源的各種供暖方式中，因為大型燃煤鍋爐便于集中處理煙塵、灰渣污染物，鍋爐效率高于小型燃煤鍋爐，故一般公認采用大型集中鍋爐房的城市集中供暖優(yōu)于分散鍋爐房供暖，單戶煤爐采暖最差。隨城市能源結(jié)構(gòu)調(diào)整，許多城市已逐漸用天然氣替代煤作為供暖燃料。與燃煤相比，燃燒天然氣CO2排放可減少52%，NOX可減少45%，無SO2排放和灰渣產(chǎn)生[1]；燃氣鍋爐效率高，大、中小型的鍋爐效率區(qū)別不大；鍋爐燃燒過程和出力易于調(diào)節(jié)控制。因此，以燃氣為熱源的供暖系統(tǒng)方案評價不能沿用燃煤鍋爐的結(jié)論。

以燃氣為熱源時，可供選擇供暖方式有城市燃氣熱電聯(lián)產(chǎn)集中供暖、城市集中燃氣鍋爐房集中供暖、小區(qū)燃氣鍋爐房集中供暖和戶用燃氣鍋爐供暖等。天然氣熱值高，燃燒易于控制，燃燒溫度很高，火焰溫度可達1400℃以上，有條件采用燃氣輪機直接發(fā)電，燃燒后的高溫煙氣生產(chǎn)高壓蒸汽可用于再次發(fā)電和供暖。這種熱電聯(lián)產(chǎn)方式充分利用燃氣熱值產(chǎn)生高品位電能和較低品位的熱能。綜合熱效率較后三種高，經(jīng)濟效益也最佳，有條件時應優(yōu)先考慮。但考慮到燃料價格等因素，城市電廠仍以燃煤為主。大多數(shù)情況下，可供用戶選擇的燃氣供暖方式限于后三種。這三種供熱方式特點對比見表1。

*

二、經(jīng)濟分析

如表1所示，供暖系統(tǒng)經(jīng)濟性受建設(shè)費用、設(shè)備費用、系統(tǒng)壽命、燃氣價格政策等許多因素，這些因素又因各地而異。因此，進行適用于各地的普遍性經(jīng)濟分析幾乎是不可能的。本文只就北京地區(qū)行分析，各系統(tǒng)土建、設(shè)備和材料等費用均按當?shù)仄毡樗娇紤]。對于實際工程，則應根據(jù)實際情況而定。為方便下文比較，將城市集中燃氣鍋爐房供暖、小區(qū)燃氣鍋爐房供熱和戶用小型燃氣鍋爐房供暖分別定為方案一、方案二和方案三。

根據(jù)北京市規(guī)定，天然氣價格商用1.8元/Nm3、民用1.4元/Nm3，天然氣增容費1200元/Nm3。集中供熱燃氣鍋爐和戶用燃氣兩用鍋爐效率取85%[2]。方案一管網(wǎng)熱損失取15%[3]，考慮到方案二只有二次管網(wǎng)，熱損失較小，故取10%，方案三無管網(wǎng)熱損失。建筑冬季耗熱量按40W/m2，采暖期140天，天然氣低熱值35MJ/Nm3。

各供熱方式的初投資及運行費用比較（元/m2）表2*

一

二

三

*

注：1.對于100m2住宅（下同），戶用兩用燃氣鍋爐每臺7000元，設(shè)備費用為70元/m2，但考慮到因此可以節(jié)省熱水器費用10元/m2，故取60元/m2。

2.因方案三具有各戶獨立調(diào)節(jié)的特點，燃料費用按節(jié)約30%計[4]。

3.

4.年采暖電費包括水泵和風機耗電費用，方案一、二根據(jù)4和產(chǎn)品樣本數(shù)據(jù)估算得出，方案三根據(jù)產(chǎn)品樣本數(shù)據(jù)估算得出。

上表中各項初投資包括設(shè)計、設(shè)備購置、系統(tǒng)建設(shè)等全部費用，初投資總計為各項初投資之和；年經(jīng)?？傎M用包括運行中燃料、電力費用和系統(tǒng)管理、維修費用。表2對各燃氣供暖方式的初投資、運行費用兩個指標給出初步定量的比較。但以它們都只反映各方案經(jīng)濟性的一個方面，在決策時只能就各方案的某一指標進行比較。要對各方案進行綜合經(jīng)濟比較時就需要一個綜合經(jīng)濟指標。因初投資、維修費、使用壽命之間存在內(nèi)在聯(lián)系，這種聯(lián)系是引入綜合經(jīng)濟指標的基礎(chǔ)，也使對系統(tǒng)的綜合費用分析成為可能。

壽命周期費用是指系統(tǒng)或設(shè)備從誕生到報廢的整個期間各種費用的總和。對于供暖系統(tǒng)而言，壽命周期費用包括系統(tǒng)的購置費用（設(shè)計、設(shè)備購置、系統(tǒng)建設(shè)等）、在壽命周期中運行費用殘值的總和。常用的壽命周期費用是將系統(tǒng)在壽命周期內(nèi)所有發(fā)生的費用折算成系統(tǒng)設(shè)置時的價值。在一個系統(tǒng)中，各設(shè)備或子系統(tǒng)的壽命周期可能不同，為便于分析，需用將不同壽命周期的各設(shè)備和子系統(tǒng)折算成統(tǒng)一壽命周期費用。統(tǒng)一壽命周期采用各設(shè)備和子系統(tǒng)壽命周期的最小公倍數(shù)，每個設(shè)備或子系統(tǒng)的多次設(shè)置用貼現(xiàn)法折算成第一次設(shè)置時的現(xiàn)值。日后系統(tǒng)經(jīng)常費用也采貼現(xiàn)法折算成初次設(shè)置時的現(xiàn)值。

（1）

Pa：現(xiàn)金總額，

A：日后每年的等額支付金額，

i：扣除通貨膨脹等因素影響的凈利率，

N：生產(chǎn)時間（年數(shù)）。

所以對每一既定系統(tǒng)而言，費用周期內(nèi)部民貼現(xiàn)值PZ為：

（2）

PC：系統(tǒng)初投資現(xiàn)值。

考慮到各子系統(tǒng)使用壽命不一致，需要引入各子系統(tǒng)壽命周期的最小公倍數(shù)為系統(tǒng)統(tǒng)一的使用壽命，V。在此壽命時間中，若某子系統(tǒng)或設(shè)備需要投資j次，由各系統(tǒng)總設(shè)置費用貼現(xiàn)值：

（3）

（4）

利用式3可對不同壽命周期的各系統(tǒng)進行比較。因燃氣鍋爐效率隨使用年限變化不大，以燃料價為基礎(chǔ)的運行費用在使用壽命內(nèi)也基本穩(wěn)定，故可用鍋爐使用壽命代替鍋爐壽命周期。

*

一般供熱管網(wǎng)的使用壽命為20年，鍋爐使用壽命10年，故可將表2中各系統(tǒng)的統(tǒng)一壽命周期定為20年，其中戶用鍋爐需更換一次。計算中系統(tǒng)設(shè)置費用為各次設(shè)置折算到初次設(shè)置時的費用。供暖系統(tǒng)的廢置費用主要包括系統(tǒng)的拆除費用，拆除后的廢舊材料回收視作系統(tǒng)殘值，根據(jù)實際上情況，近似認為兩者相抵，在計算中不再考慮，計算結(jié)果如表3所示。表中方案一和方案二天然氣價格為1.8元/Nm3，方案三天然氣價格為1.4元/Nm3，為比較相同燃料價格下各方案的經(jīng)濟必，對方案三也取1.8元/Nm3進行計算，在表中列為方案三1。表4為在各種利率條件下總貼現(xiàn)值計算結(jié)果。

以上比較是建立在不采用分戶熱計量的條件下的。當采用分戶熱計量系統(tǒng)時，方案三不需改動，以燃氣耗量計量代替熱計量。方案一和方案二有兩種形式，其一是在原雙管采暖系統(tǒng)中每個房間的散熱器上安裝熱計量裝置，一般100m2左右房間需要5～6個熱計量裝置；其一是在各戶采用章魚式采暖系統(tǒng)，在每戶引入總管上安裝一個熱計量裝置。兩種形式的室內(nèi)采暖系統(tǒng)造價的差別主要在于熱計量裝置的購置上。一般認為分戶計量可節(jié)能20-30%[5]。因此，各方案的初投資和運行費用都有變化。此時壽命周期總費用貼現(xiàn)值比較見表5。

*

注：1.a為方案一和方案二采用雙管采暖系統(tǒng)，引入總裝一個熱計量裝置（200元/套），每戶需要六個蒸發(fā)式熱分配表（50元/個），總計折合5元/m2；

2.b為方案和方案二采用章魚式系統(tǒng)，每戶入戶需要一個熱計量裝置（1500元/套），折合15元/m2；

3.采用分戶計量后，各方案年采暖燃料費用都按節(jié)約30％計。

三、結(jié)論

1．每種方案的總貼現(xiàn)值都隨利率提高而下降。這主要是因為在高利率下，日后每年所發(fā)生的等額費用相對于現(xiàn)值的貶值的程度較高。

2．無論在有無分戶熱計量的情況下，方案三的性都優(yōu)于其它兩個方案。在無分戶熱計量時，方案三的優(yōu)勢在于其具有各戶獨立調(diào)節(jié)功能，而產(chǎn)生節(jié)能效果的作用；在有分戶熱計量時，方案三的優(yōu)勢在于省去了熱計量裝置的投資。

3．當民用燃氣價格低于商用時，方案三的優(yōu)勢更加明顯。

4．當以燃氣為燃料時，無論何種情況，采用城市集中鍋爐房的集中供暖方式經(jīng)濟性都是最差的。

5．采用燃氣為燃料時，燃料費用在總經(jīng)濟指標中所占權(quán)重較大。在供暖系統(tǒng)設(shè)計方案選擇中應充分重視鍋爐效率，系統(tǒng)可調(diào)節(jié)性等運行費用的指標，不可單一追求降低初投資而造成日后運行費用增加。

6．本文只就燃氣熱源供暖方式的經(jīng)濟性進行。供暖燃氣熱源的選擇還涉及諸如安全、污染排放控制等各方面的問

題，應綜合考慮。

1李先瑞等，燃氣供熱的現(xiàn)狀和展望，建筑節(jié)能，2000，31（3）：43-47

2李先瑞等，住宅區(qū)采暖方式的選擇，建筑節(jié)能，2000，29（2）：24-27

3JGJ26-95，民用建筑節(jié)能設(shè)計標準（采暖居住建筑部分）

4江億，華北地區(qū)大中型城市供暖方式分析，暖通空調(diào)，2000，30（4）：30-32

5徐偉等，供熱系統(tǒng)按戶計量技術(shù)的進展與評述，建筑節(jié)能，2000，29（1）：29-35