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，燃燒產生大量SO₂、CO₂、NO_X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于分散鍋爐房供暖，單戶煤爐采暖最差。隨城市能源結構調整，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%，NO_X可減少45%，無SO₂排放和灰渣產生^[1]；燃氣鍋爐效率高，大、中小型的鍋爐效率區別不大；鍋爐燃燒過程和出力易于調節控制。因此，以燃氣為熱源的供暖系統方案評價不能沿用燃煤鍋爐的結論。

　　以燃氣為熱源時，可供選擇供暖方式有城市燃氣熱電聯產集中供暖、城市集中燃氣鍋爐房集中供暖、小區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電，燃燒后的高溫煙氣生產高壓蒸汽可用于再次發電和供暖。這種熱電聯產方式充分利用燃氣熱值產生高品位電能和較低品位的熱能。綜合熱效率較后三種高，經濟效益也最佳，有條件時應優先考慮。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。

各種燃氣供暖方式特點比較 表1

城市鍋爐房集中供暖

小區鍋爐房集中供熱

戶用鍋爐分戶供暖

熱源建設費用

低

高

無

熱源設備費

低

低

高

一次管網投資

有

無

無

二次管網投資

有，基本相同

無

室內系統投資

基本相同　　　　　　　　　

管理費用

基本相同

低于前者

　

設備壽命

基本相同

低于前者

　

系統熱損失

大

較大

無

　 　

熱源效率

基本相同

低于前者

　 　

可調節性

差

較差

好

　

二、經濟分析

　　如表1所示，供暖系統經濟性受建設費用、設備費用、系統壽命、燃氣價格政策等許多因素影響，這些因素又因各地而異。因此，進行適用于各地的普遍性經濟分析幾乎是不可能的。本文只就北京地區行分析，各系統土建、設備和材料等費用均按當地普遍水平考慮。對于實際工程，則應根據實際情況而定。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。

　　根據北京市規定，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]。方案一管網熱損失取15%^[3]，考慮到方案二只有二次管網，熱損失較小，故取10%，方案三無管網熱損失。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

　　　　方案

一

二

三

　　燃氣入網費^[2]

6.0

6.0

6.0

　　一次管網投資^[2]

37.0

0.0

0.0

　　二次管網投資^[2]

10.0

10.0

0.0

　　熱源投資

15.0

22.0

60.0

　　室內系統投資^[4]

50.0

50.0

50.0

　　初投資總計

124.0

94.0

122.0

　　年采暖燃料費

34.4

32.5

16.0

　　初投資總計

1.6

1.4

3.0

　　年采暖電費^[2]

1.0

0.7

0

　　年維修費^[2]

3.3

2.7

0

　　年經?？傎M用

40.3

37.3

19.0

注：

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

　　2.因方案三具有各戶獨立調節的特點，燃料費用按節約30%計^[4]。

　　3.

　　4.年采暖電費包括水泵和風機耗電費用，方案一、二根據文獻4和產品樣本數據估算得出，方案三根據產品樣本數據估算得出。

　　上表中各項初投資包括設計、設備購置、系統建設等全部費用，初投資總計為各項初投資之和；年經?？傎M用包括運行中燃料、電力費用和系統管理、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濟比較時就需要一個綜合經濟指標。因初投資、維修費、使用壽命之間存在內在聯系，這種聯系是引入綜合經濟指標的基礎，也使對系統的綜合費用分析成為可能。

　　壽命周期費用是指系統或設備從誕生到報廢的整個期間各種費用的總和。對于供暖系統而言，壽命周期費用包括系統的購置費用（設計、設備購置、系統建設等）、在壽命周期中運行費用殘值的總和。常用的壽命周期費用計算方法是將系統在壽命周期內所有發生的費用折算成系統設置時的價值。在一個系統中，各設備或子系統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備和子系統折算成統一壽命周期費用。統一壽命周期采用各設備和子系統壽命周期的最小公倍數，每個設備或子系統的多次設置用貼現法折算成第一次設置時的現值。日后系統經常費用也采貼現法折算成初次設置時的現值。

（1）

　　P_a：現金總額，
　　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：生產時間（年數）。

　　所以對每一既定系統而言，費用周期內部民貼現值P_Z為：

（2）

　　P_C：系統初投資現值。

（3）
（4）

　　利用式3可對不同壽命周期的各系統進行比較。因燃氣鍋爐效率隨使用年限變化不大，以燃料價為基礎的運行費用在使用壽命內也基本穩定，故可用鍋爐使用壽命代替鍋爐壽命周期。 各方案綜合經濟比較 表3

　　　　方案

一

二

三

三¹

　　初投資

124.0

94.0

122.0

122.0

　　系統設置貼現值

129.3

101.8

143.4

143.4

　　年經常費用

40.3

37.3

19.0

23.6

　　運行費用貼現值

343.1

317.6

161.7

200.9

　　總貼現

472.4

419.4

305.6

344.3

各利率下總貼現值比較 表4

一

二

三

三¹

　　10%

472.4

419.4

305.6

344.3

8%

525.0

468.0

329.9

375.1

5%

631.5

566.6

380.2

437.5

　　　　注：N=20，i=10%

　　一般供熱管網的使用壽命為20年，鍋爐使用壽命10年，故可將表2中各系統的統一壽命周期定為20年，其中戶用鍋爐需更換一次。計算中系統設置費用為各次設置折算到初次設置時的費用。供暖系統的廢置費用主要包括系統的拆除費用，拆除后的廢舊材料回收視作系統殘值，根據實際上情況，近似認為兩者相抵，在計算中不再考慮，計算結果如表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值計算結果。

　　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，在每戶引入總管上安裝一個熱計量裝置。兩種形式的室內采暖系統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值比較見表5。

分戶計量時各方案總貼現值比較 表5

一

二

三

三¹

10%

389.7

341.8

305.6

344.3

8%

428.8

377.8

329.9

375.1

5%

508.2

450.8

380.2

437.5

一

二

三

三¹

10%

399.7

351.8

305.6

344.3

8%

438.8

387.8

329.9

375.1

5%

518.2

460.8

380.2

437.5

　
三、結論

　　1．每種方案的總貼現值都隨利率提高而下降。這主要是因為在高利率下，日后每年所發生的等額費用相對于現值的貶值的程度較高。
　　2．無論在有無分戶熱計量的情況下，方案三的經濟性都優于其它兩個方案。在無分戶熱計量時，方案三的優勢在于其具有各戶獨立調節功能，而產生節能效果的作用；在有分戶熱計量時，方案三的優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濟性都是最差的。
　　5．采用燃氣為燃料時，燃料費用在總經濟指標中所占權重較大。在供暖系統設計方案選擇中應充分重視鍋爐效率，系統可調節性等影響運行費用的指標，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濟性進行分析。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。
　　

參考文獻
　　
　　1 李先瑞等，燃氣供熱的現狀和展望，建筑節能，2000，31（3）：43-47
　　2 李先瑞等，住宅區采暖方式的選擇，建筑節能，2000，29（2）：24-27
　　3 JGJ26-95，民用建筑節能設計標準（采暖居住建筑部分）
　　4 江億，華北地區大中型城市供暖方式分析，暖通空調，2000，30（4）：30-32
　　5 徐偉等，供熱系統按戶計量技術的進展與評述，建筑節能，2000，29（1）：29-35