分戶式燃?xì)夤┡c空氣源熱泵供暖經(jīng)濟(jì)性比較

馬 潔， 齊含飛， 范霽雯， 李世芳

(杭州市城鄉(xiāng)建設(shè)設(shè)計(jì)院股份有限公司，浙江杭州310004)

杭州地處冬冷夏熱地區(qū)，冬季陰冷潮濕、低溫持續(xù)時間短，由于未實(shí)行集中供熱，改善冬季的居住舒適性成為人們普遍關(guān)心的話題。分戶式燃?xì)夤┡到y(tǒng)作為最傳統(tǒng)的舒適型供暖方式，具有體積小、結(jié)構(gòu)簡單、調(diào)節(jié)靈活等優(yōu)點(diǎn)，一直為大多數(shù)居民供暖所采用?？諝庠礋岜霉┡到y(tǒng)近幾年隨著技術(shù)水平的提高，已逐步克服低溫條件下性能系數(shù)(COP)下降明顯、穩(wěn)定性差等問題[1]，以其能源利用可再生性、性能系數(shù)高的特點(diǎn)受到居民用戶和地產(chǎn)開發(fā)商的青睞。本文以杭州市某住宅3類戶型為研究對象，對具有相同供暖能力的分戶式燃?xì)夤┡到y(tǒng)和空氣源熱泵供暖系統(tǒng)在不同階梯氣價下進(jìn)行經(jīng)濟(jì)性分析比較。通過不同階梯氣價下的經(jīng)濟(jì)性比較，提出供暖用氣價格機(jī)制的完善策略，保持燃?xì)夤┡母偁幜?，推動燃?xì)夤┡袌龇€(wěn)健、可持續(xù)發(fā)展。

1 供暖系統(tǒng)概況及戶型簡介

1.1 供暖系統(tǒng)概況

分戶式燃?xì)夤┡到y(tǒng)具有供暖、供生活熱水兩大功能，主要設(shè)備包括天然氣供暖熱水爐、地面輻射供暖系統(tǒng)或散熱器供暖系統(tǒng)、廚浴熱水系統(tǒng)。目前天然氣供暖熱水爐應(yīng)用最多的是冷凝式供暖熱水爐，冷凝式供暖熱水爐通過回收煙氣中的水蒸氣潛熱來提高效率，其熱效率可提高至106%～111%。同時，在使用過程中至少可以節(jié)省10%的燃料費(fèi)用和減少10%的氮氧化物和碳氧化物的排放，達(dá)到節(jié)能和環(huán)保的雙重目的[2]。

空氣源熱泵供暖系統(tǒng)具有供冷、供暖、供生活熱水三大功能，主要設(shè)備包括空氣源熱泵[3-4]、蓄熱水箱、地面輻射系統(tǒng)、風(fēng)機(jī)盤管系統(tǒng)、廚浴熱水系統(tǒng)?？紤]到民用系統(tǒng)供能的穩(wěn)定性和舒適性，本文研究的空氣源熱泵指具有供冷、供暖兩大功能的二合一機(jī)組，暫不考慮生活熱水功能。

1.2 戶型簡介

選取杭州市某住宅3類典型戶型作為研究對象：建筑面積89 m2的3室1廳2衛(wèi)(簡稱小戶型)；建筑面積124 m2的4室2廳2衛(wèi)(簡稱中戶型)；建筑面積168 m2的4室2廳3衛(wèi)(簡稱大戶型)。室內(nèi)均采用地面輻射供暖系統(tǒng)。

2 經(jīng)濟(jì)性比較分析

2.1 投資比較

本文研究的空氣源熱泵供暖系統(tǒng)具有供冷、供暖兩大功能，分戶式燃?xì)夤┡到y(tǒng)具有供暖、供生活熱水兩大功能。對于居民用戶來說，選擇空氣源熱泵就需要額外配備生活熱水系統(tǒng)，選擇分戶式燃?xì)夤┡到y(tǒng)就需要額外購買空調(diào)制冷設(shè)備。為保證數(shù)據(jù)可比性，空氣源熱泵供暖系統(tǒng)投資增加熱水系統(tǒng)投資，小、中、大戶型分別按2 000 元、3 000 元、4 000 元估算。分戶式燃?xì)夤┡到y(tǒng)投資增加分體單冷型空調(diào)投資，中、小戶型客廳空調(diào)按5 000 元/臺，大戶型客廳空調(diào)按8 000 元/臺，3種戶型臥室空調(diào)均按2 500 元/臺估算。

投資包括設(shè)備購置費(fèi)和施工安裝費(fèi)。設(shè)備購置費(fèi)與設(shè)備的品牌、功能、型號等有關(guān)。根據(jù)調(diào)研，目前杭州市供暖系統(tǒng)主機(jī)設(shè)備市場份額以合資中檔品牌設(shè)備居多，筆者對此類設(shè)備的價格進(jìn)行分析。施工安裝費(fèi)取市場同類報價的中間值。不同戶型投資見表1。

表1 3種典型戶型兩種供暖系統(tǒng)投資對比

以建筑面積168 m2的大戶型為例，空氣源熱泵供暖系統(tǒng)和分戶式燃?xì)夤┡到y(tǒng)的投資組成分別見表2、表3。

表2 大戶型下空氣源熱泵供暖系統(tǒng)投資組成

表3 大戶型下分戶式燃?xì)夤┡到y(tǒng)投資組成

在3種典型戶型下，空氣源熱泵供暖系統(tǒng)的投資均比分戶式燃?xì)夤┡到y(tǒng)高。主要原因是空氣源熱泵供暖系統(tǒng)的主機(jī)比燃?xì)夤┡療崴疇t價格高很多。

2.2 運(yùn)行及維修費(fèi)用比較

對兩種系統(tǒng)，夏季制冷和日常生活熱水的運(yùn)行費(fèi)用和維修費(fèi)用基本相同，故本文僅考慮冬季供暖的運(yùn)行費(fèi)用和維修費(fèi)用。

① 運(yùn)行費(fèi)用

杭州市階梯氣價和階梯電價分別見表4、5，杭州市全天24 h僅分為高峰時段和低谷時段，高峰時段為8:00—22:00，低谷時段為22:00—次日8:00，因此采用峰谷電價計(jì)算用電費(fèi)用。

表4 杭州市居民現(xiàn)行階梯氣價

表5 杭州市現(xiàn)行階梯電價

根據(jù)空氣源熱泵供暖系統(tǒng)在3種典型戶型下用電量計(jì)算結(jié)果，考慮到還有其他生活電器用電，故空氣源熱泵供暖系統(tǒng)的用電量假設(shè)全部處于第二檔電價區(qū)間內(nèi)，即高峰電價取0.618元/(kW·h)，低谷電價取0.338元/(kW·h)。分戶式燃?xì)夤┡到y(tǒng)的用氣量在3種典型戶型下，已遠(yuǎn)超杭州市氣價政策的第三階梯，考慮到還有炊事及生活熱水耗氣，故分戶式燃?xì)夤┡到y(tǒng)假設(shè)用氣量全部處于第三階梯，即氣價取4.65元/m3。為比較不同階梯氣價下兩種供熱系統(tǒng)的經(jīng)濟(jì)性，再假定用氣量全部處于第二階梯，即氣價取3.72元/m3，計(jì)算其年運(yùn)行費(fèi)用。計(jì)算結(jié)果見表6。

表6 典型戶型不同階梯氣價下兩種供暖系統(tǒng)年運(yùn)行費(fèi)用對比

② 維修費(fèi)用

典型戶型兩種供暖系統(tǒng)的年維修費(fèi)用對比見表7。

表7 典型戶型兩種供暖系統(tǒng)年維修費(fèi)用對比

③ 運(yùn)行費(fèi)用及維修費(fèi)用之和

典型戶型兩種供暖系統(tǒng)的年運(yùn)行費(fèi)用及維修費(fèi)用之和見表8。

表8 典型戶型不同階梯氣價下兩種供暖系統(tǒng)年運(yùn)行費(fèi)用及維修費(fèi)用之和

由表8可知，在杭州市當(dāng)前民用階梯氣價政策(第三階梯氣價)下，3種典型戶型的分戶式燃?xì)夤┡到y(tǒng)運(yùn)行及維修費(fèi)用之和均比空氣源熱泵系統(tǒng)高，相比前者，后者的運(yùn)行費(fèi)用節(jié)省70%左右。

若采用第二階梯氣價計(jì)算，即氣價取3.72元/m3時，則分戶式燃?xì)夤┡到y(tǒng)的運(yùn)行及維修費(fèi)用仍較高，但與采用第三階梯氣價相比，費(fèi)用節(jié)省20%左右。

2.3 經(jīng)濟(jì)性指標(biāo)

投資凈現(xiàn)值(NPV)，是指投資項(xiàng)目在計(jì)算期內(nèi)各年的財(cái)務(wù)凈現(xiàn)金流量，根據(jù)基準(zhǔn)收益率或財(cái)務(wù)貼現(xiàn)率，折現(xiàn)到基準(zhǔn)年的現(xiàn)值之和[5]。利用凈現(xiàn)值法，從用戶角度計(jì)算在該供暖系統(tǒng)整個生命周期需要消費(fèi)的現(xiàn)金流量，根據(jù)銀行同期貸款利率，折現(xiàn)到基準(zhǔn)年的現(xiàn)值之和。該方法的優(yōu)點(diǎn)在于考慮了資金的時間價值，計(jì)算公式為[5]：

(1)

式中Y——供暖系統(tǒng)的投資凈現(xiàn)值，元

n——供暖系統(tǒng)的使用期限，a

Ct——供暖系統(tǒng)第t年的現(xiàn)金流量，元/a，第0年的現(xiàn)金流量為投資，以后每年為年運(yùn)行及維修費(fèi)用之和

i0——銀行同期貸款利率，取值6%

2.4 投資凈現(xiàn)值計(jì)算結(jié)果

根據(jù)GB 17905—2008《家用燃?xì)馊紵骶甙踩芾硪?guī)則》第7.3.1條，燃具從售出當(dāng)日起，使用液化石油氣和天然氣的快速熱水器、容積式熱水器和供暖熱水爐的判廢年限應(yīng)為8 a，因此筆者設(shè)定天然氣供暖熱水爐的使用壽命為8 a?？諝庠礋岜?主機(jī))的使用壽命理論值為15 a，但目前缺少大量的實(shí)際應(yīng)用數(shù)據(jù)，使用壽命受到機(jī)組運(yùn)行時間、用能習(xí)慣等多因素影響。故本例投資凈現(xiàn)值的計(jì)算周期設(shè)置為8 a。根據(jù)公式(1)，計(jì)算得到分戶式燃?xì)夤┡到y(tǒng)和空氣源熱泵供暖系統(tǒng)的投資凈現(xiàn)值計(jì)算結(jié)果，見表9。

表9 典型戶型兩種供暖系統(tǒng)投資凈現(xiàn)值對比

在杭州市當(dāng)前民用階梯氣價政策(第三階梯氣價)下，3種典型戶型的分戶式燃?xì)夤┡到y(tǒng)的投資凈現(xiàn)值均低于空氣源熱泵系統(tǒng)，前者相對后者節(jié)省(0.1～1.3)×104元。

若采用第二階梯氣價計(jì)算，即氣價取3.72元/m3時，分戶式燃?xì)夤┡到y(tǒng)的投資凈現(xiàn)值仍低于空氣源熱泵系統(tǒng)，前者的經(jīng)濟(jì)性優(yōu)勢擴(kuò)大，相對后者節(jié)省(0.6～1.8)×104元。

3 分戶式燃?xì)夤┡耐茝V研究

3.1 分戶式燃?xì)夤┡茝V制約因素

天然氣價格居高不下是限制分戶式燃?xì)夤┡l(fā)展的最重要因素。根據(jù)表6，分戶式燃?xì)夤┡到y(tǒng)運(yùn)行費(fèi)用與空氣源熱泵的運(yùn)行費(fèi)用相比，高出逾2倍。

3.2 建議

① 借鑒2018年寧波市天然氣價格調(diào)整實(shí)施方案，將第二階梯用氣量從現(xiàn)行上限480 m3擴(kuò)大到1 200 m3，滿足大眾戶型居民正常冬季供暖用氣量。

② 將生活用氣與供暖用氣分表計(jì)量，采用不同的價格體系，對于燃?xì)夤┡脩?，給予一定燃?xì)鈨r格補(bǔ)貼，提高燃?xì)鈨r格競爭力。

③ 推行峰谷氣價。積極研究天然氣峰谷價格，通過制訂不同用氣時段的峰谷價格等方式引導(dǎo)市場的天然氣調(diào)峰能力建設(shè)，利用價格引導(dǎo)燃?xì)夤┡脩舾?jīng)濟(jì)地用氣。

4 結(jié)論

① 在杭州市現(xiàn)行階梯氣價和電價政策下，當(dāng)建筑面積為89～168 m2時，分戶式燃?xì)夤┡到y(tǒng)的投資低于空氣源熱泵供暖系統(tǒng)，但前者的運(yùn)行及維修費(fèi)用較高。在整個使用期限內(nèi)，采用第三階梯氣價計(jì)算，前者投資凈現(xiàn)值比后者節(jié)省(0.1～1.3)×104元，經(jīng)濟(jì)性優(yōu)勢凸顯。

② 天然氣價格是制約燃?xì)夤┡l(fā)展的最重要因素，建議進(jìn)一步完善燃?xì)夤┡脷鈨r格機(jī)制，降低用戶的用氣負(fù)擔(dān)。主要措施有：將第二階梯用氣量從現(xiàn)行上限480 m3擴(kuò)大到1 200 m3；將生活用氣與供暖用氣分表計(jì)量，采用不同的價格體系；推行峰谷氣價。