太原高新區(qū)姚村拓展區(qū)供熱方案研究

羅 彩 霞

(太原市城市規(guī)劃設(shè)計研究院，山西 太原 030002)

?

太原高新區(qū)姚村拓展區(qū)供熱方案研究

羅 彩 霞

(太原市城市規(guī)劃設(shè)計研究院，山西 太原 030002)

簡述了太原高新區(qū)姚村拓展區(qū)的規(guī)劃范圍，結(jié)合該地區(qū)熱源與熱負(fù)荷現(xiàn)狀，從集中供熱、熱泵利用、分布式能源、太陽能、燃?xì)忮仩t房等方面，提出了其熱源方案，并探討了供熱的環(huán)保措施，有利于實(shí)現(xiàn)供熱工程低碳化與生態(tài)化。

熱源，燃?xì)忮仩t房，熱泵，太陽能

1 研究背景

為適應(yīng)城市發(fā)展要求，落實(shí)省市政府關(guān)于太原市高新區(qū)發(fā)展的戰(zhàn)略意圖，結(jié)合太原市高新區(qū)近期發(fā)展思路及已落地重點(diǎn)項(xiàng)目，太原高新技術(shù)產(chǎn)業(yè)開發(fā)區(qū)需要拓展擴(kuò)區(qū)發(fā)展。太原高新技術(shù)產(chǎn)業(yè)開發(fā)區(qū)擬在陽曲、汾東、姚村三個地區(qū)拓展的發(fā)展。其中姚村拓展區(qū)本擴(kuò)區(qū)將建設(shè)以生物醫(yī)藥和食品加工為主導(dǎo)產(chǎn)業(yè)的專業(yè)園區(qū)。 姚村版塊遠(yuǎn)離太原市中心城區(qū)，各項(xiàng)市政設(shè)施配套缺乏。該用地位于太原市城市總體規(guī)劃確定的360 km2城市建設(shè)用地以外，因此區(qū)域內(nèi)的市政配套發(fā)展缺乏總體規(guī)劃與各項(xiàng)市政專項(xiàng)規(guī)劃的指導(dǎo)，需要獨(dú)立專項(xiàng)研究。

2 研究目的

為了適應(yīng)太原高新技術(shù)產(chǎn)業(yè)開發(fā)區(qū)姚村拓展區(qū)建設(shè)發(fā)展的要求，滿足供熱發(fā)展的需求，確定了熱源類型，優(yōu)化熱源結(jié)構(gòu)，有效地減少環(huán)境污染，保護(hù)生態(tài)環(huán)境，為區(qū)域發(fā)展建立安全、穩(wěn)定、持續(xù)的供熱體系，實(shí)現(xiàn)城市供熱的低碳化。

3 姚村拓展區(qū)范圍

規(guī)劃范圍包括大運(yùn)高速東西兩塊用地，大運(yùn)高速以東地塊為北起姚村鎮(zhèn)鎮(zhèn)域界線及姚村立交連接線，南至南姚街，西起大運(yùn)高速公路輔路，東至舊晉祠路，用地面積為255.79 hm2；大運(yùn)高速以西地塊南邊界為黃樓沙溝，東邊界為戰(zhàn)備路，西、北為西山山體，包括建機(jī)廠全部用地，用地面積為23.94 hm2，規(guī)劃總用地279.73 hm2。

4 現(xiàn)狀熱源與熱負(fù)荷

園區(qū)內(nèi)無集中供熱設(shè)施，各企業(yè)與村民住宅生活采暖依靠自家的小、土鍋爐解決。這些分散的小鍋爐房普遍存在鍋爐容量小，效率低，能耗大，脫硫除塵設(shè)施不完善等缺陷，對環(huán)境造成了嚴(yán)重的不良影響?，F(xiàn)狀建筑將全部拆除。

5 周邊主要熱源與管網(wǎng)

距離姚村版塊大約2 km的濱河西路東側(cè)敷設(shè)有國電太原第一熱電廠供熱主干管，管徑為DN1 400，設(shè)計壓力1.6 MPa，設(shè)計供回水溫度為120 ℃/25 ℃。該主干管接自擬在清徐賈兆村搬遷新建的太原第一熱電廠。該熱電廠裝機(jī)容量為4×350 MW抽凝機(jī)組，抽汽供熱能力為1 280 MW。該長輸管道主要向太原市中心城區(qū)提供熱源，沿途在南峪沙河南岸甩口，管徑為DN600，為姚村地區(qū)的發(fā)展提供熱源。

6 工業(yè)生產(chǎn)熱負(fù)荷預(yù)測

采用單位占地面積用汽量指標(biāo)進(jìn)行工業(yè)負(fù)荷需求量的預(yù)測。生物醫(yī)藥產(chǎn)業(yè)單位用地面積規(guī)劃蒸汽用量為55 t/(h·km2)。食品加工的工業(yè)熱負(fù)荷一般低于生物醫(yī)藥，且未來園區(qū)生物醫(yī)藥與食品加工的用地占比也不確定，因此，本次工業(yè)負(fù)荷的預(yù)測均按55 t/(h·km2)取值。2020年年底園區(qū)內(nèi)工業(yè)用地為76.2 hm2，到2030年園區(qū)內(nèi)工業(yè)用地為98.96 hm2；根據(jù)《太原市晉源區(qū)姚村鎮(zhèn)總體規(guī)劃(2015—2030)》，因此，預(yù)計2020年工業(yè)熱負(fù)荷約42 t/h；2030年工業(yè)熱負(fù)荷約54 t/h。

7 規(guī)劃采暖熱負(fù)荷預(yù)測

預(yù)計2020年年底園區(qū)建筑面積將達(dá)到275.84萬m2，2030年年底達(dá)到367.5萬m2。統(tǒng)籌分析各類建筑節(jié)能措施的施行及建筑質(zhì)量差別，綜合熱指標(biāo)2020年為55.5 W/m2，2030年為54.7 W/m2；近期采暖熱負(fù)荷為153.1 MW。遠(yuǎn)期采暖熱負(fù)荷為201.1 MW。

8 熱源方案的確定

采暖熱負(fù)荷的供熱熱源可以選擇的有熱電廠、燃?xì)忮仩t房、熱泵、分布式能源、太陽能等多種形式。

8.1 集中供熱——國電太原第一熱電廠

根據(jù)《太原市供熱專項(xiàng)規(guī)劃(2013—2020)》，濱河西路東側(cè)敷設(shè)有DN1 400供熱一次網(wǎng)主干管主要負(fù)責(zé)為中心城區(qū)輸送熱源，供熱面積約3 000萬m2，其中為姚村鎮(zhèn)留有DN600支干管，主要為濱河西路以西，舊晉祠路以東，南峪沙河以南、武警部隊(duì)以南建設(shè)用地提供熱源。該主干管并未考慮高新區(qū)姚村版塊用熱需求，若考慮為園區(qū)供熱，需要為中心城區(qū)尋找替代熱源。

8.2 熱泵利用

熱泵包括水源熱泵、土壤源熱泵以及污水源熱泵等。由于姚村版塊用地范圍位于晉祠泉域一級保護(hù)區(qū)內(nèi)，根據(jù)《太原市晉祠泉域保護(hù)條例》，該區(qū)域內(nèi)禁止下列行為:1)擅自挖泉、截流、引水;2)將已污染與未污染含水層的地下水混合開采;3)新開鑿巖溶水井(農(nóng)村生活飲用水井除外);4)礦井直接排放巖溶水;5)傾倒、排放工業(yè)廢渣和城市生活垃圾、污水及其他廢棄物;6)新建、改建、擴(kuò)建與供水設(shè)施和保護(hù)水源無關(guān)的建設(shè)項(xiàng)目。因此，園區(qū)不推薦水源熱源與土壤源熱泵。

8.3 分布式能源

分布式能源(熱電冷三聯(lián)供)系統(tǒng)適用項(xiàng)目為：電價相對較高、有冷熱負(fù)荷需求的用戶及電力接入困難的用戶或需要備用發(fā)電機(jī)的用戶。

當(dāng)全年負(fù)荷穩(wěn)定時，采用分布式能源(熱電冷三聯(lián)供)系統(tǒng)可以提高能源利用率，是應(yīng)該提倡的節(jié)能技術(shù)。分布式能源目前在國內(nèi)應(yīng)用不是很廣泛。

8.4 太陽能

按太原資料記載，山西省中部屬太陽能資源三類地區(qū)，全年日照時數(shù)在2 200 h～3 000 h，輻射量在502×104kJ/(m2·年)～586×104kJ/(m2·年),即1 583 kWh/(m2·年),年平均日輻射量為4.33 kWh/(m2·d)，年平均日照小時數(shù)為7.6 h，年平均小時輻射量為0.57 kWh/(m2·h)，太陽總輻射在150 W/m2～200 W/m2之間。

1)太陽能供生活熱水。屋面太陽能熱水系統(tǒng)在太陽能熱水利用中應(yīng)用廣泛，但傳統(tǒng)的屋面附著或屋面架空安裝方式，占用大量的屋頂表面積，由于建筑屋頂面積有限，立面太陽能熱水系統(tǒng)將成為未來城市太陽能熱水系統(tǒng)的發(fā)展熱點(diǎn)。秦皇島在水一方項(xiàng)目就是利用建筑立面安裝太陽能熱水器把太陽能應(yīng)用于生活熱水，電加熱裝置作為輔助，效果很好。從經(jīng)濟(jì)方面考慮，經(jīng)過太陽能、燃?xì)?、電以及燃油熱水裝置的15年投資比較，我們可以很容易發(fā)現(xiàn)太陽能集熱在經(jīng)濟(jì)上的優(yōu)勢。結(jié)合以上分析應(yīng)在園區(qū)推廣太陽能熱水器，滿足住宅生活熱水需求，減少常規(guī)能源消耗量，提高區(qū)域環(huán)境質(zhì)量。由于人均屋面面積較少，應(yīng)推廣太陽能集中集熱—分散熱水系統(tǒng)，集中集熱循環(huán)，分散于住戶家中的貯熱水箱利用換熱盤管進(jìn)行間接換熱，溫度達(dá)不到洗浴要求時啟動輔助加熱裝置。太陽能集熱器應(yīng)與建筑物結(jié)合設(shè)計。

2)太陽能供暖。20世紀(jì)80年代國際能源組織邀請15個國家的專家對太陽能建筑技術(shù)進(jìn)行聯(lián)合攻關(guān)。試驗(yàn)表明，太陽能建筑節(jié)能率大約75%。我國20世紀(jì)70年代開始進(jìn)行被動太陽能采暖建筑的研究開發(fā)和示范，至今已發(fā)展1 000萬m2建筑面積。被動太陽房采暖節(jié)能效益為60%～70%，平均每平方米建筑面積每年可節(jié)約20 kg～40 kg標(biāo)準(zhǔn)煤，發(fā)揮著良好的社會經(jīng)濟(jì)效益。園區(qū)未來應(yīng)發(fā)展太陽能采暖，組織建筑師和太陽能專家聯(lián)合攻關(guān)，解決太陽能技術(shù)與建筑的集成技術(shù)，使太陽能采暖納入建筑集成技術(shù)，其社會、經(jīng)濟(jì)、環(huán)境效益將十分可觀。

8.5 燃?xì)忮仩t房(含壁掛爐)

燃?xì)忮仩t因其節(jié)水、節(jié)地、環(huán)保、燃料輸送便捷、勞動強(qiáng)度低、布置靈活、運(yùn)行管理方便等優(yōu)點(diǎn)成為近期各城市替代燃煤鍋爐的首要選擇。采用燃?xì)忮仩t進(jìn)行采暖首先需要充足的氣源。根據(jù)正在編制的園區(qū)燃?xì)鈱ｍ?xiàng)規(guī)劃，周邊氣源充足；另外，與集中供熱相比，燃?xì)忮仩t房采暖的價格并不存在優(yōu)勢。天然氣目前居民供氣價格為2.26元，工業(yè)與商業(yè)供氣價格為3.15元；燃?xì)忮仩t房的用氣價格同工業(yè)商業(yè)用氣，價格為3.15元；居民壁掛爐的用氣價格同居民用氣價格，為2.26元。以1 m2居住建筑計算，采暖熱指標(biāo)取35 W/m2，天然氣地位發(fā)熱值為32 MJ/m3，壁掛爐一天運(yùn)行16 h，鍋爐熱效率取90%，則月采暖費(fèi)用約4.74元/m2；以1 m2商業(yè)建筑計算，采暖熱指標(biāo)取55 W/m2，天然氣地位發(fā)熱值為32 MJ/m3，燃?xì)忮仩t一天運(yùn)行20 h，鍋爐熱效率取90%，則月采暖費(fèi)用約13元/m2，燃?xì)忮仩t燃?xì)庖惶爝\(yùn)行12 h，則月采暖費(fèi)用約為7.80元/m2。目前太原市集中供熱居民熱價按建筑面積每月每平方米為3.60元，非居民熱價按建筑面積每月每平方米為7.50元。因此，通過科學(xué)合理的運(yùn)營管理，燃?xì)忮仩t房(含壁掛爐)供熱的價格可以與集中供熱相當(dāng)。

經(jīng)過上述分析，熱源建議擬采用壁掛爐作為園區(qū)居住建筑采暖與生活熱水熱源，燃?xì)忮仩t房作為園區(qū)非居住建筑采暖、生產(chǎn)用汽的熱源；太陽能集成電或燃?xì)獾茸鳛榉蔷幼〗ㄖ顭崴疅嵩础?/p>

9 環(huán)保建議

根據(jù)《太原市環(huán)境空氣質(zhì)量功能區(qū)劃分》，本區(qū)環(huán)境空氣功能區(qū)為一類區(qū)，執(zhí)行GB 3096—2012環(huán)境空氣質(zhì)量標(biāo)準(zhǔn)中一級標(biāo)準(zhǔn)。而本區(qū)域空氣環(huán)境TSP，PM10和苯并芘污染比較嚴(yán)重，均已超過GB 3095—2012環(huán)境空氣質(zhì)量標(biāo)準(zhǔn)中一級標(biāo)準(zhǔn)限值。鑒于太原市高新區(qū)姚村拓展區(qū)緊鄰晉祠—天龍山風(fēng)景名勝區(qū)。燃?xì)忮仩t房的排放標(biāo)準(zhǔn)應(yīng)當(dāng)有較高要求。根據(jù)GB 13271—2014鍋爐大氣污染物排放標(biāo)準(zhǔn),園區(qū)新建鍋爐房大氣污染物排放限值顆粒物為20 mg/m3，二氧化硫50 mg/m3，氮氧化物150 mg/m3。每個新建燃?xì)忮仩t房煙囪不低于8 m，煙囪的具體高度按批復(fù)的環(huán)境影響評價文件確定。周圍半徑200 m距離內(nèi)有建筑時，其煙囪應(yīng)高出最高建筑物3 m以上。目前北京地方標(biāo)準(zhǔn)規(guī)定燃?xì)獾趸锏呐欧帕扛鼮閲?yán)格。2017年3月31日前新建的，氮氧化物排放必須低于80 mg/m3，在用的必須低于150 mg/m3；2017年4月1日起，新建鍋爐必須低于30 mg/m3，在用的必須低于80 mg/m3。參照北京地方標(biāo)準(zhǔn)，建議園區(qū)可以對2017年3月之后入駐企業(yè)燃?xì)忮仩t房氮氧化物排放質(zhì)保提出更嚴(yán)格的要求。

10 研究結(jié)論

太原高新區(qū)姚村拓展區(qū)位于城市集中供熱系統(tǒng)服務(wù)外圍，需要自己獨(dú)立解決供熱問題。因其位于晉祠泉域一級保護(hù)區(qū)內(nèi)且緊鄰晉祠—天龍山風(fēng)景名勝區(qū)，通過必選研究建議熱源擬采用壁掛爐作為園區(qū)居住建筑采暖與生活熱水熱源，燃?xì)忮仩t房作為園區(qū)非居住建筑采暖、生產(chǎn)用汽的熱源；太陽能集成電或燃?xì)獾茸鳛榉蔷幼〗ㄖ顭崴疅嵩?。燃?xì)忮仩t房建設(shè)時應(yīng)對入駐企業(yè)燃?xì)忮仩t房氮氧化物排放質(zhì)保提出更嚴(yán)格的要求。

遠(yuǎn)景，待城市集中供熱系統(tǒng)有余力時，規(guī)劃建議園區(qū)采用集中供熱作為主要熱源，燃?xì)忮仩t房作為調(diào)峰備用熱源，從而減少區(qū)域污染。

On heat scheme for development area of Yao village in High-tech Zone of Taiyuan

Luo Caixia

(TaiyuanCityPlanningDesignandResearchInstitute,Taiyuan030002,China)

The paper indicates the planning scope for the development area of Yao village in High-tech Zone of Taiyuan, points out its heat resource scheme from the central heat-supply, utility of heat pump, distributive energy, solar energy, and gas boiler by combining with the distribution of the heat resource and heat loading capacity of the area, and explores the heat-supply environmental protection measures, so as to realize low carbonization and ecology of the heat-supply projects.

heat supply, gas boiler, heat pump, solar energy

1009-6825(2016)32-0143-03

2016-09-07

羅彩霞(1980- )，女，工程師

TU833

A