谷電蓄熱系統(tǒng)在北方采暖地區(qū)的應(yīng)用分析

李雷

摘 要：闡述了谷電蓄熱系統(tǒng)的技術(shù)方案，對北方地區(qū)現(xiàn)有的采暖方案進行了技術(shù)和經(jīng)濟分析，確定以谷電蓄熱系統(tǒng)作為遼寧權(quán)健腫瘤醫(yī)院項目的采暖方案。

關(guān)鍵詞：環(huán)保；電能替代；電采暖；電蓄

1 遼寧權(quán)健腫瘤醫(yī)院項目基本情況

遼寧權(quán)健腫瘤醫(yī)院是由民營企業(yè)權(quán)健集團獨資建設(shè)的盈利性三級甲等腫瘤專科醫(yī)院，建成后將成為囊括醫(yī)療、康復(fù)、科研及會議為主要功能大型綜合醫(yī)療機構(gòu)，是權(quán)健集團旗下連鎖經(jīng)營的6家腫瘤醫(yī)院之一。項目基本情況如下：

項目地址：沈陽市沈北新區(qū)蒲豐路6號。

計劃總投資：13億元。

用地面積：80730平方米。

建筑面積：166700平方米。

建筑密度：30.1%。

容積率：1.5。

綠地率：30%。

項目擬建設(shè)以門診綜合樓、康復(fù)中心、國際醫(yī)學(xué)會議交流中心為主要建筑單體，配套相關(guān)功能建筑的綜合建筑體。

2 谷電蓄熱系統(tǒng)介紹

谷電蓄熱系統(tǒng)的核心是電蓄熱鍋爐，其采用電熱絲將電能轉(zhuǎn)化為熱能，以800度以上高溫存儲在固體蓄熱材料中，通過風(fēng)水交換器輸出85度以下熱水作為供熱熱源，是集中供熱熱源的一種新型模式。由上述可以看出，該系統(tǒng)應(yīng)用有兩個必要條件：谷電和蓄熱。谷電（或稱低谷電）是相對于白天用電高峰期的說法，由于夜間用電量少，造成了電力的大量損失，物價部門和電力企業(yè)通過改變低谷時段電價吸引用戶在低谷時段用電，從而實現(xiàn)了削峰填谷、調(diào)峰擴容的目的。低谷電價為正常商業(yè)用電1/3左右，因為其價格優(yōu)勢使其成為了采暖熱源的一種選擇。而蓄熱的目的，是使該系統(tǒng)將在夜間工作加熱的熱源存儲，在日間持續(xù)輸出熱源用以供暖。谷電蓄熱系統(tǒng)一般均采用自動控制系統(tǒng)，可根據(jù)使用工況自動運行，無污染、零排放，響應(yīng)國家十三五規(guī)劃提出的大力發(fā)展綠色清潔能源的指導(dǎo)思想。

3 采暖方案綜合比選

3.1 運行費用對比

沈陽地區(qū)冬季采暖期一般為5個月，本項目因醫(yī)療用途的特殊性，供暖期長達6個月，運行費用在采暖方案經(jīng)濟比較中占據(jù)主導(dǎo)地位。北方地區(qū)現(xiàn)行的制熱熱源主要有：無煙煤鍋爐、水源熱泵、城鎮(zhèn)熱網(wǎng)、電蓄熱鍋爐、空氣源熱泵、天然氣鍋爐、燃油鍋爐。以制熱100萬大卡為標(biāo)準(zhǔn)，對上述幾種熱源的運行做對比如下：

（供熱量：100萬Kcal）

通過上述運行費用對比可以看出，除無煙煤鍋爐外（環(huán)保不予批建）水源熱泵、城鎮(zhèn)熱網(wǎng)和電蓄熱鍋爐的運行費用較接近。天然氣鍋爐因技術(shù)較成熟，設(shè)備初始投資較低，在北方地區(qū)也有較多應(yīng)用，在此也作為備選方案。

3.2 可行性分析

在上述4種備選方案中，熱網(wǎng)接入、電源引入及天然氣引入在本項目均具備相應(yīng)條件，而水源熱泵受地質(zhì)條件及建筑方案影響較大，現(xiàn)對其可行性進行分析。

根據(jù)沈陽市地下水資源分布資料，本項目用地處于弱富水期。地質(zhì)報告顯示地質(zhì)主要為粘土和卵礫石含粘土為主，59米以下為強化風(fēng)砂巖。一般認(rèn)為弱富水期的水源熱泵單井出水量在30-80m3/h。我們對距離本項目約5公里的某軟件學(xué)院進行了調(diào)研，該工程對水源熱泵作為熱源進行了水文地質(zhì)勘察，其報告顯示單井出水量僅為30m3/h。沈陽市一般采用水源熱泵的項目單井出水量多在100m3/h以上，故本項目初步估計打井?dāng)?shù)量為正常的3倍以上，費用較高。而從建筑形式上來看，規(guī)劃審批的建筑方案3個建筑單體的地下室為連通設(shè)計，地下室平面面積占用地面積的80%以上，無法滿足上述數(shù)量水源熱泵的打井布置要求（初步估計僅可打井31座）。故，水源熱泵不適用于本項目。

3.3 綜合比選

通過上述分析，本項目采暖方案3個備選方案為城鎮(zhèn)熱網(wǎng)、電蓄熱鍋爐和天然氣鍋爐。本項目熱負(fù)荷估算情況如下：

地上面積：121200m2。

地下面積：45500m2。

采暖面積：121200m2。

熱負(fù)荷估算指標(biāo)：100W/m2。

總熱負(fù)荷：12120kW。

以上述熱負(fù)荷估算為基礎(chǔ)，對3個方案的設(shè)備配置、使用功能、初始投資和運行費用加以綜合比較如下：

需要指出的是：方案C之所以分別配備了谷電蓄熱鍋爐和燃?xì)忮仩t是考慮熱源的互為備用，正常運行時谷電蓄熱鍋爐工作，極寒天氣時燃?xì)忮仩t作為補充熱源。

以設(shè)備使用年限為20年考慮，采暖系統(tǒng)綜合成本為：

方案A：1238（萬元）+554（萬元）X20（年）=12318（萬元）

方案B：300（萬元）+795（萬元）X20（年）=16200（萬元）

方案C：1376（萬元）+461（萬元）X20（年）=10596（萬元）

從綜合成本看，方案C最低，而方案A尚可。從使用功能來看，本項目3個單體功能各異，使用工況不同，冬季采暖的時間需求也不同，故自有熱源的可控性優(yōu)勢較為明顯。故本項目采用方案C：谷電蓄熱系統(tǒng)作為采暖方案。

結(jié)束語

近年來，北方地區(qū)冬季的空氣質(zhì)量持續(xù)惡化，采暖燃煤是其主要原因之一。針對這一情況，國家和地方陸續(xù)出臺了相關(guān)的環(huán)保政策與能源替代目標(biāo)。用電能取代燃油和煤炭是減少大氣污染的重要手段之一，本項目采用谷電蓄熱系統(tǒng)響應(yīng)國家藍(lán)天工程和節(jié)能減排的指導(dǎo)思想，為“電化遼寧”作出了實質(zhì)貢獻。在實施過程中，我們將著重研究谷電蓄熱系統(tǒng)的自動化控制，以提高系統(tǒng)的運行效率，進一步降低能源消耗。

參考文獻

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