中小型燃油锅炉供暖系统经济运行方式的研究

中小型燃油锅炉供暖系统经济运行方式的研究

　中小型燃油锅炉供暖系统经济运行方式的研究杨庆，盛晓文哈尔滨工业大学市政环境工程学院，黑龙江哈尔滨150090投资及运行费用进行综合比较，选择不同地区不同的建筑类别以及不同的围护结构组合的诸多建筑模型，采用计算期内费用年均值作为目标函数，通过语言编制的计算程序进行了模拟计算，从而确定经济合理的运行方式及相应的设备容量。

　　1问的提出随着燃油锅炉在全国范围内应用的增多，社会上关于燃油锅炉的利弊问的争论也日益增多，其焦点主要集中在对能源和经济性评价上。据有关资料介绍2，我国的煤炭石油天然气资源中，煤炭相对于其他两种燃料要丰富得多，而石油和天然气资源则不容乐观，而且随着近年来国内汽车工业的发展，今后对石油的需求还将大幅度增加，石油供需矛盾将会日益突出。

　　另外，从经济性角度考虑，燃油锅炉无论是同城市集中供热相比，还是同燃煤锅炉相比，燃料消耗费用都非常高。在相同的供暖效果下，燃油锅炉所需的燃料费用将是燃煤锅炉的34倍，约为集中供热的45倍。为了节约能源，也是为了节约年运行费用降低运行成本，目前大部分的燃油锅炉供暖系统均采用间歇供暖。方面，由于间歇使用的建筑物如办公楼学校等在非使用时间的自然温降可以节约能耗，从而节省了运行费用，而燃油锅炉本身所具有的启动升温快，全自动控制，熄火时不用压火等特点也非常适合间歇供暖；另方面，对于住宅式建筑夜间的几个小时如果作为非保证时间，允许自然温降，就可以节省部分运行费用，这也是目前人们的生活水平所决定的。但是，间歇供暖，由于要在预热时间内使房间达到设计温度，需要对设计负荷增加间歇附加值，从而要增大供暖设备容量，也就是要增加设备初投资。因此，间歇供暖与连续供暖相比，从节约能源的角度来说是合理的，但在经济上并不定合适。例如文献指出对于重型结构的建筑物，在预热时间为3时，间歇附加率不会小于90，对于重型结构的建筑物，如果只有1的预热时间，则所需的设备容量将是正常容量的3倍。这显然是不经济也是不合理的。由此可，必须通过经济比较才能确定设备的经济容量及合理的运行方式。

　　对比方案的建立及目标函数的确定对燃油锅炉的经济容量进行研究，必须考虑供暖建筑物的结构形式和使用条件的不同所处的地理位置和气象条件的差别，以及各地不同的能源政策及物价水平。上述条件对工程初投资及运行费用影响很大，因此为了进行客观有实用价值的方案比较，在进行比较前应首先建立进行方案比较的建筑物模型。在对比方案已经建立的基础上，通过结合供热系统经济评价的特点，运用系统工程学的方法对不同的经济评价方法进行综合比较，采用计算期内费用年均值作为目标函数，从而确定了燃油锅炉经济运行方式及经济容量的数学模型。

　　2.1比较模型的选择及对比方案的建立众所周知，间歇供暖附加值的大小是影响到方案初投资的主要原因，而影响间歇供暖附加值的因素却有很多有文献指出建筑物内围护结构的质量对于间歇附加值的影响要大于外围护结构，是主要影响各方案年运行费用的主要因素是建筑物的供暖季能耗，而当建筑物的结构形式已知时，供暖季能耗的大小主要同建筑物外围护结构有关。在综合考虑了其中几个最主要的影响因素的基础上，才可以建立合适的进行方案比较的建筑物模型。

　　2.1.1比较模型的选择根据燃油锅炉的供暖对象选择别墅型住宅类型1普通居民住宅楼类型2和办公写字楼类型3等种建筑；考虑不同地区气象条件的差异选取哈尔滨北京上海等城市为代；根据目前常用的建筑外围护结构和符合文献3规定的外围护结构为代，选择苯板外保温加气混凝土2和普通砖墙3作为比较对象。

　　按上述不同地区不同建筑类型不同围护结构组合了24个可供方案比较的建筑物模型。

　　2.1.2对比方案的建立模型中分别把采用连续供暖和间歇供暖作为对比方案。但是在建立对比方案时必须注意要符合经济评价可比性原则，特别是要满足需要的可比性。

　　对于不同建筑物类型，应采用不同的间歇供暖方式。类型12都属于住宅式建筑，采用间歇供暖方式，其使用时间般在早700晚2300共16，而夜间的8可视为非使用时间，允许自然降温，这样可以在保证房间定的热舒适情况下节省些燃料，也比较符合我国的国情和人民的生活水平。这种间歇供暖运行方式与连续供暖相比，在满足客观需要上基本是等价的，所以采用其作为经济比较的基础。

　　类型3为办公写字楼，采用的是白天供暖的间歇供暖方式。其使用时间在早800下午1700，在供暖季，把每天早800下午1700共9作为使用时间，其余时间内则允许房间自然降温。为了在使用时间前使房间的温度达到设计温度，必须对房间进行预热。在本文中分别计算了预热时间为12 3时供暖系统的费用年均值，以同连续供暖制度下供暖系统的费用年均值进行比较，以最终确定燃油锅炉的经济运行方式和经济容量。在各建筑物摸型中，把采用连续供暖的方案记作方案0，预热时间为123的间歇供暖方案分别记作方案1方案2和方案3.

　　2.2目标函数的确定及计算期的选取2.2.1目标函数的确定值法进行经济比较。文中进行比较的各方案的基础都能达到同样的需要，即在使用时间内使房间的温度不低于某保证温度。

　　动态分析方法中比较典型的是现值法和年均值法。现值法般只用于各方案的使用寿命相同时进行比较，年均值法则更加适合于各方案的使用寿命不同时进行比较，但两种方法得出的结论是致法。计算期内各方案的年均值计算式为包括折旧，元；！为资金现值等额分摊到每年的份额；为计算期；为折现率，文中取0.1.

　　对文中采用的年均值法还有以下几点需要说明假设各对比方案在计算年限后的残值与清理费用相抵，即净残值为零。

　　假设各对比方案计算期内的年运行费用每年均相等，而不考虑由于设备的有形磨损导致的年运行费用的逐年增长。

　　2.2.2计算期确定计算期应包括建设期和生产期。对于燃油锅炉的经济寿命，目前尚无明确规定。按能源部有关规定热力网的生产服务期为1520.，因此本文取计算期为16.。

　　2.3各项费用计算方案的初投资包括部分燃油锅炉及辅助设备的投资；锅炉房土建投资；管网的总投资+，即有设备投资中包括燃油锅炉设备的投资油系统投资和循环水系统及补给水系统投资，另外，还应考虑上述设备的安装费用。

　　系统的年运行费用包括部分燃料消耗费用；系统运行的动力水电费用；设备的维修及材料费用，管理及维护人员的工资及福利费用。等，即有限于篇幅上述各项费用的计算公式及估算指标略。

　　2.4热价的计算热价的计算公式元元12或元2税金，元，2为热价计算面积，12或计算热量，21.

　　3经济比较结果与分析3.1计算方法的选取与程序的编制对于某确定建筑模型，当采用不同的供暖运行方案时，所需要的供暖系统的设备初投资和运行费用都是不相同的。采用间歇供暖方式时，随着预热时间的减少，设计热负荷在不断增加，设备初投资也会随着热负荷的增加而不断增长，但这种增长反应在数学上却是不连续的，其主要原因是因为供暖系统中不同设备燃油锅炉水泵等型号的价格变化是阶跃性的。

　　基于以上原因，进行经济评价的计算方法不应采用常规的计算方法，而应采用枚举法来计算。亦即是对于某确定方案，分别将供暖系统中的各种设备及其相关的各项参数容量价格和占地面积等等列举出来，在计算过程中供暖系统的设备及其相关参数只限于从列举出的值中选取。

　　输入各地物价I！

　　计算初投资运行费用及费用年均值，结束C开始输入设计负荷种附属设备根据数学模型的目标评价函数，用语言编制了燃油锅炉供暖系统费用年均值的计算程序，3.2模拟算例及计算结果现以哈尔滨地区为例，按上述模拟计算方式，分别对各模型中不同供暖运行方案下供暖系统的初投资年运行费用及费用年均值进行了计算，以确定燃油锅炉的经济容量，1.各种费用及价格指标如下，电价0.62元+，轻油2.6元；管理维修人员工资及福利7000元人；锅炉房土建单位面积造价800元12；管网平均造价40元12；相应的设计热负荷指标统计值模型方案编号初投资万元年运行费万元费用年均值万元热价元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2万案3方案0方案1方案2方案3方案0方案1方案2万案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续1模型方案编号初投资万元年运行费万元费用年均值万元热价元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建筑类别1.

　　别墅型住宅；2.普通居民住宅；3.办公写字楼；围护结构1.苯板外保温；2.加气混凝土；3.普通砖墙4结论及建议根据上述分析计算，可以得出以下几点结论燃油锅炉供暖系统采用间歇供暖比采用连续供暖要节能，但节能率都不大住宅式建筑包括普通居民住宅楼和别墅型住宅般都很难达到10，而办公型建筑最大只能达到15哈尔滨地区，20北京和上海地区，其中的节能型建筑还要低5左右。

　　由于住宅式建筑采用间歇供暖，夜晚房间的温度降低，其热舒适性也降低。普通居民住宅楼般会降到130以下设计温度180，别墅型住宅也很难保持在150之上设计温度2，0.

　　不同的建筑物模型中，采用间歇供暖的各方案初投资均要高于连续供暖方案初投资。

　　各建筑模型中在采用间歇供暖方案时，虽然供暖系统的运行时间减少了，但是由于需要选用较大容量的燃油锅炉和水泵，使得电耗并不定小于连续供暖方案的电耗。而且设备检修费用随着设备容量的增大而增大，因此将抵消因为供暖能耗的减少而带来的燃料费用的节省，所以其运行费用与采用连续供暖方案的运行费用相比变化并不大。

　　不同的建筑模型在采用间歇供暖方案时，其费用年均值要高于采用连续供暖方案时的费用年均值，因此对于燃油锅炉供暖系统来说，可以认为连续供暖是比间歇供暖更经济的供暖运行方式。特别应该指出的是办公型建筑采用间歇供暖是最不经济的。

　　不同的建筑物类型采用不同的围护结构时，其计算出的成本热价相差会很大。采用传统围护结构的建筑物其成本热价要明显高于各地区的现行热价，在目前的生活水平条件下般很难让人接受。但建筑物若采用了符合文献132规定的外围护结构，其成本热价将会明显降低，接近并有可能达到各地区的现行热价，这将增加燃油锅炉在供暖设计热源方案选择中的竞争力。

　　综上所述，对今后燃油锅炉的发展和应用提出如下建议以燃油锅炉为热源的供暖系统，由于其高额的运行费用以及我国的能源状况，只能作为集中供热的种补充形式而存在，需因地制宜而不可盲目发展。

　　在燃油锅炉供暖系统设计中，无论是住宅式建筑还是办公型建筑，都应该按连续供暖进行设计和选取设备容量，此举不仅提高了工程的经济性，而且也增加了房间的热舒适性。

　　供暖运行过程中应结合实际使用情况，对于允许降低室内热舒适的房间，应当采用连续供暖并辅以间歇调节的供暖运行方式，将会比连续供暖节省能耗从而进步降低运行费用，提高工程的经济性。