摘要：本文論述了目前常用的幾種供暖方式及其優缺點，運用技術經濟學中的年計算費用法（投資效果系數法），將經濟學資金時間價值理論和動態法計算費用年值應用到本文的研究中，以費用年值作為供暖系統經濟綜合評價的目標函數，建立了數學模型，并運用該數學模型對幾種供暖方式的初投資、運行費用和年計算費用進行了計算，通過比較分析得出了目前較為實用、經濟的供暖方式。

1.引言

雙立管水平串聯式和傳統單管順流式散熱器采暖、低溫熱水地板輻射采暖和電熱膜輻射采暖是目前國內常用的幾種供暖方式，它們不僅可以適應于不同地區和不同場合的供暖，而且還可以滿足不同的消費群體。但是對于幾種供暖方式的實用性和經濟性，不同階層和不同行業對此的理解和認識還存在一些差異。由于單因素經濟評價指標有許多不足之處，所以研究經濟綜合評價指標和它們的實用性與經濟性顯得十分必要，這也正是本文的研究內容。

2.目前常用的幾種典型供暖方式及其特點

2.1 雙立管水平串聯式散熱器采暖

雙立管水平串聯式系統的特點是熱水經總供水立管和各層水平支管，在多組散熱器散熱的一種供暖系統。其優點是在熱用戶入口處安裝鎖閉閥和熱計量表，可以實現分戶控制和分戶計量；在熱用戶內安裝集水器并加閥門來控制不同房間的溫度，實現分室控溫；管路簡單，施工無立管穿越樓板，本層敷設水平支管時，可埋設在沿墻50mm深的溝槽中，室內沒有明管比較美觀；水平支管及跨越管的管材可以選用耐設計溫度，壽命較長的交聯聚乙烯管，這也符合國家“以塑代鋼”節約鋼材的政策。缺點是水平方向串聯過多散熱器時，系統運行易出現水平失調，造成前端過熱而末端過冷現象；水平支管埋設在墊層中，導致每層地面增加約30mm，不但增加了樓板的荷載，而且還增加了土建造價；水平支管需埋設在沿墻50mm深的溝槽中，活動的溝槽蓋板與現行的施工驗收規范有所沖突，一般是用水泥將溝槽灌死，這為將來系統的維修留下了隱患與不便。

建筑物下層散熱器的設計片數較單管順流式系統少，系統的散熱器初投資比垂直式系統低，但由于每戶都增設了鎖閉閥、熱計量表和散熱器溫控閥，因而系統的總造價比單管順流式系統要高。雖然系統總造價稍高一些，但系統本身的優點以及國家政策的導向，使該系統迅速成為目前國內最常用的系統之一，特別是在居住建筑、各層有不同使用功能或不同溫度要求的建筑物中得到廣泛的應用。

2.2 傳統單管順流式散熱器采暖

單管順流式系統的特點是立管中全部的水量順次流入各層散熱器。其優點是系統型式簡單、施工方便、造價低；缺點是不能進行局部調節和分戶控制、分戶計量，并且易造成供暖系統的垂直失調，出現局部區域過熱或過冷的冷熱不均現象。如果在系統設計時充分考慮引起垂直失調諸因素的影響，并采取適當技術措施，比如在計算熱負荷時扣除管道散熱量、適當減少上層散熱面積、相對增加底層散熱面積、在頂層局部加裝跨越管等等，單管順流式供暖系統垂直失調現象是可以避免的。該系統曾是國內一般建筑應用最廣泛的采暖型式之一，目前由于國家供暖行業和用戶對供暖系統提出了更高的要求，如分戶控制、分戶計量和分室控溫，這樣就使得單管順流式供暖系統在居民住宅建筑中的應用受到很大影響。但其系統型式簡單、施工方便、造價低等優點是有目共睹的。所以仍被有限地應用于辦公建筑、學校、醫院、公共建筑、工業企業建筑及公有住宅的采暖中。

2.3 低溫熱水地板輻射采暖

低溫熱水地板輻射采暖以低溫熱水作為熱源、以地板為發熱體、以輻射傳熱為主，對流換熱為輔，是一種對房間熱微氣候進行調節的節能采暖系統。散熱均勻使人熱感覺舒適，而且具有管理方便、不占用使用面積、衛生條件好、無噪聲、節能、維修量小等優點，缺點是要占用50-70mm的建筑物高度，不僅造成樓板或地面每平方米要至少增加20Kg的靜荷載，而且土建初投資也有所增加；由于盤管是埋在結構層里，所以系統維修很難。近幾年我國很多地區已廣泛采用這種采暖方式，特別是各種新型保溫材料和塑料管材的出現，管材價格的下降，都加速了低溫熱水地板輻射采暖在我國的發展。該系統特別適用于大開間、矮式窗、熱媒溫度低、裝修要求高的建筑物，因系統可以進行局部調節和分戶控制、分戶計量的功能，如今在住宅中也得到廣泛的應用，已成為目前我國常用的供暖型式之一。

2.4 低溫電熱膜輻射采暖

低溫輻射電熱膜供暖系統，是以電力為熱源、以電熱膜為發熱體、大部分熱量以輻射方式送入房間。電熱膜是一種通電后能發熱的半透明聚酯薄膜。有可導電的特質油墨、金屬載流條經印刷、熱壓在兩層絕緣聚酯薄膜間制成的，配以獨立的溫控裝置。電熱膜一般安裝在天棚內，對房間輻射采暖，工作時表面溫度在40~60℃之間。該供暖方式無室外熱源和熱網，室內部分一次性投資高于室內熱水供暖系統投資。其運行費用比同等條件下熱水供暖系統高。該方式主要優點是無污染，維修量小，室內美觀、空間利用率高。用戶可隨意調節室溫，方便、靈活，室內環境舒適。用戶行為節能可較大幅度降低供暖運行費用。對于某些制立了優惠電價和峰谷電價差的地區，該供暖方式的運行費仍然高于當地熱價，很難被多數居民所接受。它多應用在高檔別墅、賓館、節能型建筑。

3.幾種供暖方式的經濟比較

3.1 對比方案的確定

本文選擇哈爾濱某小區4#，5#，6#三棟樓作為研究對象，其中4#樓采暖建筑面積5290m2，5#樓采暖建筑面積4410m2，6#樓采暖建筑面積3950m2，采暖建筑總面積13650m2。哈爾濱冬季采暖氣象參數：冬季室外計算溫度為-26℃，冬季室外日平均溫度為-9.5℃，全年采暖天數179天。建筑物供暖有以下幾種方案：

方案一：室內系統采用雙立管水平串聯式散熱器采暖，熱源為集中供熱熱網中95/700C的熱水；

方案二：室內系統采用傳統單管順流式散熱器采暖，熱源為集中供熱熱網中95/700C的熱水；

方案三：室內系統采用低溫熱水地板輻射采暖，增設換熱站，利用換熱機組把集中供熱熱網中95/700C的熱水換熱到60/500C熱水；

方案四：室內系統采用低溫熱水地板輻射采暖，熱源采用自建電鍋爐房；

方案五：室內系統采用低溫電熱膜輻射采暖，以電作為熱源；

3.2 各方案初投資與運行費用的計算

上述五種方案的熱源、熱網與室內系統各有不同之處，但各供暖系統仍有很多共同點，因此在研究問題時，設定一些所有系統所共有的因素，以增強各對比方案間的可比性。

①建筑類型均為住宅，室內設計溫度均為18℃，連續供暖；

②供暖建筑按節能建筑考慮，綜合熱指標45w/m2，但無行為節能；

其它主要的經濟計算參數：煤價200元/噸（低位發熱值Qd=20935KJ/kg）；水價2元/m3；電價0.399元／KWh，無優惠，無峰谷價差；人均工資7000人/年。

3.2.1 各方案的初投資計算

方案一、二的初投資包括熱源、室外熱網和室內系統，方案三的初投資包括熱源、室外熱網、換熱站和室內系統，方案四的初投資包括電鍋爐房、室外熱網和室內系統。熱源、換熱站、電鍋爐房及一級網部分的初投資依據《城市供熱熱源工程投資估算指標》（HGZ47-104-99）和《全國市政工程投資估算指標》（HGZ47-103-96）進行估算；二級網和室內系統的初投資依據《黑龍江省建設工程預算定額》進行詳細計算。其中散熱器采暖的室內系統包括總供回水干管、供回水總立管、水平支管和室內散熱器等，方案一還包括熱用戶入口熱計量表、鎖閉閥和散熱器溫控閥。低溫熱水地板輻射采暖的室內系統包括總供回水干管、供回水總立管、水平支管、分集水器、地熱盤管、苯板、鋁鉑、熱計量表和鎖閉閥等，此外因加熱盤管埋在結構層，使結構層增加50-70mm，因此初投資還要加上這部分土建費，本文稱這部分費用為土建追加費。

方案五的初投資只包括室內系統，可分為“室內采暖安裝工程、裝飾工程和電氣工程”三部分，其中室內采暖投資包括電熱膜本體、保溫層、連接卡、絕緣罩、溫控器等；裝飾工程主要為吊頂，其投資包括石膏板、主次龍骨等；電氣工程主要為室內配電工程，其投資包括配電箱、空氣開關等。本文借助產品廠家所提供的根據實際工程結算所得到的結果，電熱膜采暖單位建筑面積總造價100元/m2。

由于論文篇幅有限，各方案初投資的詳細計算過程略，計算結果見表1。 3.2.2 各方案的運行費用計算 三棟樓的年總耗熱量為： =5937.34（GJ/a） 各方案的年運行費用計算方法基本相同，由于論文篇幅有限，本文僅以方案四為例，詳細的計算過程如下： 水費：小時補水量=2%×G=0.02×52.83=1.06t/h， 年補水量=1.06×179×24=4554t， 水費=4554×2×=9108元； 電費：電鍋爐年耗電量為1649261.25/0.95=1736064KWh； 同理補水泵功率為0.24KW 則水泵年耗電量為（3.54+0.24）×179×24=16239KWh 年總耗電量=1736064+16239=1752303KWh 年運行電費=1752303×0.399=699169元； 折舊費：折舊費=1324733×0.95×4.8%=60408元； 大修理費：大修理費=1324733×0.95×2.5%=31462元； 工資及福利費：工資=3×7000=21000元，福利費=21000×0.14=2940元； 材料費：材料費=5937.34GJ×0.35元/GJ=2078元； 其它費：其它費=3人×2000元/人=8000元； 方案四年運行費用9108+699169+60408+31462+23940+2078+6000=832165元 其它各方案的年運行費用計算結果見表2。 3.2.3 各方案的費用年值 本文所采用的年計算費用法（投資效果系數法），將經濟學資金時間價值理論和動態法計算費用年值應用到本文的研究中，其實質是將初投資經折算后，與運行費相加(見公式1)。該方法的優點是物理意義直觀，全面地考慮初投資和運行費兩種因素，避免了因不同方案中設備使用壽命各異而造成的計算不便。 (1) 式中 Zd——按動態法計算的年計算費用，元/年； K——開始正常投產時的總投資額，元； C——年運行費，元/年； i——利率或采用部門的標準內部收益率，本文取8%； m——生產期(按能源部有關規定選取)，散熱器采暖取18年，輻射采暖取40年。 本文運用上述方法計算各方案的費用年值，計算結果見表3

各對比方案初投資費用一覽表 表1 項目 單位 方案一 方案二 方案三 方案四 方案五 熱源 元/m² 21.63 21.63 21.63 25.20 100 換熱站 元/m² — — 8.38 — 室外熱網 元/m² 16.31 16.31 20.76 9.07 室內系統 元/m² 52.24 41.16 44.78 44.78 土建追加費 元/m² — — 18 18 單位面積初投資 元/m² 90.18 79.1 113.55 97.05 100

各對比方案年運行費用一覽表 表2 項目 單位 方案一 方案二 方案三 方案四 方案五 燃料費 元 77671 77671 77671 — — 水費 元 3644 3644 9108 9108 — 電費 元 4114 4114 6479 699169 658055 工資 元 21000 21000 14000 21000 14000 福利費 元 2940 2940 1960 2940 1960 折舊費 元 59086 51826 74398 60408 65520 大修理費 元 29235 25643 36811 31462 32419 材料費 元 2078 2078 2078 2078 2078 其它費 元 6000 6000 4000 6000 4000 年運行費 元 205768 194917 226505 832165 778032 單位面積熱成本 元/m² 15.07 14.28 16.59 60.96 57.00   各對比方案費用年值一覽表 表3 項目 單位 方案一 方案二 方案三 方案四 方案五 初投資費 元 1230957 1079715 1549958 1324733 1365000 年運行費 元 205768 194917 226505 832165 778032 費用年值 元/年 337114 310124 356485 943258 892501 3.3 經濟分析 通過建立計算期內（動態法）年計算費用為目標函數的數學模型，對目前國內常用的幾種供暖方式進行優化計算，其計算結果是比較科學的、可行的。 對于本文確定的幾種供暖方案，當采用集中供熱作為熱源時，低溫熱水地板輻射采暖年運行費用比雙立管水平串聯式散熱器采暖高10.1%，比單管順流式散熱器采暖高16.2%，年計算費用分別高5.7%和14.9%，低溫熱水地板輻射采暖與散熱器采暖相比其經濟性要差；當低溫熱水地板輻射采暖采用自建電鍋爐房作為熱源時，年運行費用是采用集中熱網作為熱源時的2.65倍左右，其費用年值比低溫電熱膜采暖還要高出5.7% ，此時低溫熱水地板輻射采暖的經濟性最差，建議在選擇低溫熱水地板輻射采暖熱源時應盡量采用集中供熱，不然用戶將很難承受高額費用。在本文研究的幾種供暖方案中，雖然低溫熱水地板輻射采暖是節能的供暖方式，但其初投資和運行費用都要高于普通散熱器采暖，顯然這種供熱系統的經濟性遠不如散熱器采暖好。而電熱膜輻射采暖應用在節能型建筑物時的費用年值是一般散熱器采暖的2.6倍左右，若在非節能型建筑物中使用僅年運行費用還要再增加30%左右，因此該供暖方式很難被老百姓所接受，也很難得到廣泛使用，建議該供暖方式盡可能在節能型建筑里使用。 在選擇小規模建筑供熱方案時，應該首先考慮利用集中供熱，盡量避免自建燃煤、燃氣、燃油、電鍋爐房等其它的熱源型式，因為自建熱源無論從初投資上還是從年運行費用上都要高于集中供熱，而集中供熱具有可靠性高、效果好、節約能源等優點，所以在選擇供熱方案時，應該始終堅持以集中供熱為主，其它供暖方式為輔的原則。這樣不僅可以減少供熱的初投資和運行費用，而且還可以節約能源，減少對環境的污染，收到較好的社會效益、環境效益和經濟效益。 4.結束語 低溫熱水地板輻射采暖系統本身的優點是值得肯定的，但是個別廠商、承包者大肆宣揚它的優點，過分夸大了它的“片面優越性”，而忽略或回避了它的“弊端”，這樣勢必會誤導用戶。由于目前國內的技術規范還沒有成型，再加上地熱的一些設計理論尚不完善，所以一些單位設計地熱就加大熱負荷，而地熱承包商又有意縮小管間距，造成已采用低溫熱水地板輻射采暖的用戶室內過熱，使人感覺很不舒服，結果造成能源的不必要浪費，給國家和用戶帶來經濟上的重大損失。 “熱”成為一種商品是我國供暖行業發展的必然趨勢，但是現在我們應該清醒地看到我國“熱”成為商品還需要很長的一段時間，還需要很多人的努力，還有很長的一段路要走。到目前為止我們只走出了第一步，即大部分采暖建筑物可以分戶控制，但要真正做到按熱量收費，我們還要能夠做到分戶計量和制定合理的收費制度。目前我國的收費制度尚不完善，仍按照建筑面積或使用面積來收繳熱費，節能型建筑和非節能型建筑的收費標準一樣，以至于很多人在評價各種供暖方式時也忽略了這一因素，顯然評價所得出的結論是片面的，也是不可信的。所以當我們評價不同的供暖方式時應當保證各對比方案具有可比性，在同樣的可比條件下運用經濟綜合評價指標分析比較，其結果才是科學的、合理的、可信的和全面的，才具有指導意義。 主要參考文獻： 1. 賀平,孫剛等.供熱工程，中國建筑工業出版社（第三次出版），2003.1 2. 李永安,尚豐偉,焦明先.低溫熱水地板輻射采暖系統設計，建筑熱能通分空調，2002（1） 3. 陳廣孚,城市多種熱源供暖方式經濟性評價.哈爾濱工業大學碩士論文，2002.3 4. 張石英,孫杰主編.城市供熱熱源工程投資估算指標（HGZ47-104-99）.中國建筑工業出版社.1999 5. 黑龍江建設工程預算定額哈爾濱市單價表（給排水、暖通及生活用煤氣工程）.1998