黃翠翠 張利姣

(河北建筑工程學(xué)院，河北 張家口 075000)

某鍋爐改造項(xiàng)目的電鍋爐供暖系統(tǒng)的經(jīng)濟(jì)性分析

黃翠翠 張利姣

(河北建筑工程學(xué)院，河北 張家口 075000)

為了分析張石高速公路某收費(fèi)站鍋爐房改造項(xiàng)目的電鍋爐供暖系統(tǒng)的經(jīng)濟(jì)性，建立了壽命周期成本計(jì)算模型，以壽命周期成本最小為決策準(zhǔn)則，優(yōu)選電鍋爐供暖方案。結(jié)合項(xiàng)目實(shí)際情況，對(duì)電鍋爐水蓄熱系統(tǒng)和電鍋爐固體蓄熱系統(tǒng)進(jìn)行分析，結(jié)果表明電鍋爐水蓄熱系統(tǒng)的初投資比電鍋爐固體蓄熱系統(tǒng)的初投資小的多，前者的壽命周期成本略小于后者的壽命周期成本，宜采用電鍋爐水蓄熱系統(tǒng)供暖。

電鍋爐,經(jīng)濟(jì)性,壽命周期成本

0 引言

2015年7月，國(guó)務(wù)院通過(guò)了關(guān)于設(shè)立張家口為可再生能源示范區(qū)的規(guī)劃。作為第一個(gè)國(guó)家級(jí)的“可再生能源示范區(qū)”，張家口政府高度重視風(fēng)能、太陽(yáng)能等的并網(wǎng)以及消納問(wèn)題，張家口各個(gè)區(qū)、縣開(kāi)始對(duì)燃煤鍋爐進(jìn)行電鍋爐改造。電鍋爐供暖系統(tǒng)，其節(jié)能和環(huán)保優(yōu)勢(shì)明顯，但初投資比較大。過(guò)去設(shè)計(jì)人員在設(shè)計(jì)過(guò)程中主要考慮如何節(jié)省一次性投資，忽略了運(yùn)行費(fèi)用與維護(hù)費(fèi)用，要想減少運(yùn)行費(fèi)用和維護(hù)費(fèi)用，需采取相應(yīng)的節(jié)能措施，這必將導(dǎo)致初投資的增加。因此，需要建立一個(gè)合理的方法對(duì)電鍋爐供暖系統(tǒng)進(jìn)行成本控制與技術(shù)評(píng)價(jià)。

1 壽命周期成本評(píng)價(jià)模型的建立

近年來(lái)，工程設(shè)計(jì)人員采用各種經(jīng)濟(jì)評(píng)價(jià)方法對(duì)供暖熱源系統(tǒng)進(jìn)行評(píng)價(jià)，其中壽命周期成本(Life Cycle Cost，簡(jiǎn)稱LCC)法被廣泛采用[1]。LCC是指系統(tǒng)從誕生到報(bào)廢過(guò)程中業(yè)主為實(shí)現(xiàn)其功能所支付的總費(fèi)用。

電采暖系統(tǒng)的LCC由投資成本、運(yùn)行成本、維護(hù)成本和殘值組成的數(shù)學(xué)模型計(jì)算如下：

式中：LCC——壽命周期成本，萬(wàn)元；Co——初投資成本，萬(wàn)元；C——運(yùn)行成本，萬(wàn)元；S——?dú)堉?，萬(wàn)元；n——生命周期，年；i——折現(xiàn)率；k——時(shí)間變量，年；PVSUM——現(xiàn)值和；PV——現(xiàn)值。

在使用效果相同的情況下，LCC越小，系統(tǒng)的經(jīng)濟(jì)效益越高。本文針對(duì)采用電鍋爐為熱源的供暖系統(tǒng)進(jìn)行分析，通過(guò)一個(gè)實(shí)際項(xiàng)目分別分析采用全谷電(10 h)水蓄熱供暖系統(tǒng)、采用全谷電(10 h)固體蓄熱供暖系統(tǒng)的壽命周期成本，以壽命周期成本最小為目標(biāo)，選擇最佳供熱方案。

2 工程概況

張石高速公路膠泥灣收費(fèi)站鍋爐房改造工程位于張家口市宣化區(qū)，鍋爐房供熱總的建筑面積為4 128 m2，項(xiàng)目主要由一棟4層的辦公樓組成，由于當(dāng)?shù)責(zé)o法為該工程提供集中供熱熱源，所以需要為該工程配置獨(dú)立的熱源。風(fēng)電屬于可再生能源、清潔能源，符合節(jié)能環(huán)保要求。而且風(fēng)電供暖是國(guó)家政策支持項(xiàng)目，電鍋爐水蓄熱系統(tǒng)或電鍋爐固體蓄熱系統(tǒng)成為優(yōu)選方案。

3 熱源方案比較

3.1 熱源方案簡(jiǎn)介

3.1.1 電鍋爐水蓄熱系統(tǒng)

電鍋爐水蓄熱系統(tǒng)分為直供和間供兩種系統(tǒng)，結(jié)合本項(xiàng)目的實(shí)際情況，選擇間供系統(tǒng)，工藝流程圖如圖1所示。

本項(xiàng)目中，電鍋爐水蓄熱系統(tǒng)擬采用全谷電蓄熱方式：在谷電時(shí)段(22:00～8:00)，開(kāi)啟電鍋爐，加熱蓄熱水箱中的水，同時(shí)向用戶供熱，此時(shí)F1,F3關(guān)閉，F(xiàn)2,F4開(kāi)啟；峰電時(shí)段(8:00～22:00)，關(guān)閉電鍋爐，用蓄熱水箱中的熱水向用戶供熱，此時(shí)F1,F3開(kāi)啟，F(xiàn)2,F4關(guān)閉。

3.1.2 電鍋爐固體蓄熱系統(tǒng)

電鍋爐固體蓄熱系統(tǒng)工作原理：利用夜間低谷電(22:00～8:00)，將鍋爐內(nèi)的儲(chǔ)熱介質(zhì)加熱到750 ℃以上。當(dāng)用熱時(shí)，風(fēng)機(jī)運(yùn)轉(zhuǎn)，使空氣流動(dòng)通過(guò)蓄熱體，將蓄熱體中的熱量換出成為高溫?zé)峥諝猓ㄟ^(guò)板式換熱器進(jìn)行汽—水換熱，將換熱的水加熱，用于用戶供暖，風(fēng)機(jī)再將通過(guò)換熱器換熱后的低溫度熱風(fēng)送回蓄熱室。其工藝流程圖如圖2所示。

3.2 熱源方案的初投資比較

初投資為電鍋爐供暖系統(tǒng)各部分投資之和，包括基本設(shè)備費(fèi)和安裝費(fèi)?；驹O(shè)備主要是指鍋爐、蓄熱水箱、水泵、板式換熱器、增加設(shè)備用房等。根據(jù)項(xiàng)目的實(shí)際情況，可以對(duì)LCC原理進(jìn)行簡(jiǎn)化[3]，只考慮鍋爐、蓄熱水箱、水泵(只考慮蓄熱水泵)、板式換熱器。安裝費(fèi)主要包括設(shè)備的裝配費(fèi)和調(diào)試費(fèi)，在本工程中兩種方案均不考慮此項(xiàng)。

3.2.1 設(shè)備選型計(jì)算

本工程按熱指標(biāo)進(jìn)行熱負(fù)荷計(jì)算，根據(jù)張家口的氣候特征及建筑使用性質(zhì)，將8:00～22:00用蓄熱水箱供暖的時(shí)間分為8:00～18:00，18:00～22:00兩個(gè)階段，熱指標(biāo)分別為q8～18=80 W/m2,q18～22=60 W/m2，22:00～8:00熱指標(biāo)取為q22～8=50 W/m2。根據(jù)文獻(xiàn)[4]中的相關(guān)公式計(jì)算得到鍋爐計(jì)算功率為652 kW，蓄熱水箱體積為103 m3。

3.2.2 電鍋爐水蓄熱系統(tǒng)的造價(jià)

由圖1可知電鍋爐水蓄熱系統(tǒng)的設(shè)備組成，經(jīng)市場(chǎng)調(diào)研，鍋爐的購(gòu)置成本按418.7元/kW、蓄熱水箱的購(gòu)置成本按1 750元/m3，水泵購(gòu)置成本按3 545.5元/kW，板式換熱器成本按1 000元/kW計(jì)算。

電鍋爐水蓄熱系統(tǒng)的造價(jià)見(jiàn)表1。

表1 電鍋爐水蓄熱系統(tǒng)造價(jià)

3.2.3 電鍋爐固體蓄熱系統(tǒng)造價(jià)

結(jié)合圖2，在本工程中電鍋爐固體蓄熱系統(tǒng)初投資只考慮固體電鍋爐、風(fēng)機(jī)、板式換熱器。經(jīng)市場(chǎng)調(diào)研，風(fēng)機(jī)、板式換熱器的價(jià)錢包括在固體電鍋爐里，其綜合單價(jià)為1 350元/kW。電鍋爐固體蓄熱系統(tǒng)的初投資見(jiàn)表2。

表2 電鍋爐固體蓄熱系統(tǒng)造價(jià)

從熱源設(shè)備的初投資來(lái)看，電鍋爐水蓄熱系統(tǒng)初投資較小。

3.3 熱源方案的年運(yùn)行費(fèi)用比較

系統(tǒng)的運(yùn)行費(fèi)用包括電費(fèi)、水費(fèi)等。在本工程中只考慮運(yùn)行費(fèi)用的主要部分——電費(fèi)，其包括電鍋爐、水泵、板式換熱器、風(fēng)機(jī)等的運(yùn)行電費(fèi)。兩種方案中，鍋爐、循環(huán)水泵、板式換熱器的電費(fèi)相近，本工程中不做考慮。

3.3.1 電鍋爐水蓄熱系統(tǒng)的年運(yùn)行費(fèi)用

電鍋爐水蓄熱系統(tǒng)只考慮蓄熱水泵的年運(yùn)行費(fèi)用。根據(jù)市場(chǎng)調(diào)查，張家口峰電電價(jià)(8:00～22:00)0.52元/(kW·h)，谷電電價(jià)(22:00～8:00)0.15元/(kW·h)。電鍋爐水蓄熱系統(tǒng)的年運(yùn)行費(fèi)用見(jiàn)表3。

表3 電鍋爐水蓄熱系統(tǒng)的年運(yùn)行費(fèi)用

3.3.2 電鍋爐固體蓄熱系統(tǒng)的年運(yùn)行費(fèi)用

本系統(tǒng)只考慮風(fēng)機(jī)的年運(yùn)行費(fèi)用。電鍋爐固體蓄熱系統(tǒng)的年運(yùn)行費(fèi)用見(jiàn)表4。

表4 電鍋爐固體蓄熱系統(tǒng)的年運(yùn)行費(fèi)用

3.4 維護(hù)成本

維護(hù)成本M包括人工費(fèi)和維修費(fèi)，人工費(fèi)可以根據(jù)當(dāng)?shù)氐墓べY標(biāo)準(zhǔn)進(jìn)行估算，維修費(fèi)可按照設(shè)備購(gòu)置費(fèi)的2%計(jì)算。該工程配備2名技術(shù)人員、2名維修人員及2名操作人員，每月工資為3 000元。

3.5 殘值

本項(xiàng)目中殘值按系統(tǒng)初投資的4%計(jì)算。

3.6 壽命周期成本

假設(shè)水蓄熱電鍋爐、固體蓄熱電鍋爐設(shè)備的使用年限為15年，折現(xiàn)率按8%計(jì)算。按照建立的壽命周期成本計(jì)算模型對(duì)各方案進(jìn)行成本計(jì)算，見(jiàn)表5。

表5 兩種熱源方案全壽命周期費(fèi)用 萬(wàn)元

計(jì)算結(jié)果可知，電鍋爐水蓄熱系統(tǒng)的初投資比電鍋爐固體蓄熱系統(tǒng)小的多，但是在使用年限為15年的全壽命周期內(nèi)，電鍋爐水蓄熱式系統(tǒng)的壽命周期成本略低于電鍋爐固體蓄熱式系統(tǒng)的壽命周期成本。

4 結(jié)語(yǔ)

1)基于LCC評(píng)價(jià)方法對(duì)電鍋爐供暖系統(tǒng)進(jìn)行評(píng)價(jià)，建立了壽命周期成本計(jì)算模型，計(jì)算壽命周期成本，以壽命周期成本最小為目標(biāo)，優(yōu)選電鍋爐供暖方案。

2)將建立的壽命周期成本計(jì)算模型應(yīng)用于實(shí)際工程中，結(jié)果表明，電鍋爐水蓄熱系統(tǒng)的初投資比電鍋爐固體蓄熱系統(tǒng)小的多，但是在使用年限為15年的全壽命周期內(nèi)，電鍋爐水蓄熱式系統(tǒng)的壽命周期成本與電鍋爐固體蓄熱式系統(tǒng)的壽命周期成本相差不大。在該項(xiàng)目中，考慮到實(shí)際情況，優(yōu)先選擇電鍋爐水蓄熱系統(tǒng)這種方案。

[1] 壽青云，陳汝?yáng)|.壽命周期成本分析在區(qū)域供冷供暖評(píng)價(jià)的應(yīng)用[J].煤氣與熱力，2006，26(4)：51-52.

[2] 張朝輝，李 霞，端木琳，等.區(qū)域供冷供暖冷熱源方案的壽命周期成本分析[J].建筑科學(xué)，2007，23(4)：74-77.

[3] 房華榮.基于壽命周期成本(LCC)的暖通空調(diào)方案選擇的應(yīng)用研究[D].西安：長(zhǎng)安大學(xué)，2007.

[4] 滕 力.03R102蓄熱式電鍋爐房設(shè)計(jì)施工圖集[Z].北京：中國(guó)建筑標(biāo)準(zhǔn)設(shè)計(jì)研究院，2003.

[5] 劉衛(wèi)東,潘廣旭,王曉梅,等.基于生命周期成本理論的電鍋爐供暖方案優(yōu)選方法研究[J].科技創(chuàng)新與應(yīng)用，2017(5)：30-32.

[6] 胡松濤，等.固體蓄熱式電鍋爐在青島某辦公建筑空調(diào)系統(tǒng)中的應(yīng)用[J].暖通空調(diào)HV&AC，2015,45(15)：25-29.

Economic analysis of electric boiler heating system for a boiler reconstruction project

Huang Cuicui Zhang Lijiao

(CollegeofHebeiUniversityofArchitecture,Zhangjiakou075000,China)

In order to analyze the economy of the electric boiler heating system of the boiler room renovation project of a toll station in Zhang-Shi expressway, a life cycle cost calculation model is established. The minimum cost of life cycle is the decision criterion, and the electric boiler heating scheme is preferred. According to the actual situation of the project, the electric boiler boiler heat storage system and the electric boiler thermal storage system are analyzed. The results show that the initial investment of the electric boiler heat storage system is much smaller than the initial investment of the thermal storage system of the electric boiler. Cycle cost is slightly less than the latter’s life cycle cost, should use electric boiler water storage system heating.

electric boiler, economy, life cycle cost

1009-6825(2017)22-0186-03

2017-05-26

黃翠翠(1993- )，女，在讀碩士

TU833.1

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