关键词：天然气供暖；燃气壁挂炉；燃气区域锅炉房；模块式燃气锅炉
1 概述
我国天然气利用和建筑行业的快速发展，使得在城市里大量使用天然气的条件逐渐成熟。国家节能减排和环境保护的要求，对城市供暖和集中供热事业提出了新的挑战，也产生了以天然气为热源进行区域供暖的需求。
根据包头市城市总体规划，在110国道以北、包白公路两侧规划建设北部新区。北部新区包括3个功能区：石拐新区，以居住、商业、行政区域为主；职教园区，以职业技术学院及其配套设施为主；青山区北部装备园区，以工业园区为主。北部新区规划居住建筑面积为460×104m2，约4.6×104户。由于包头市热源紧张，居民用户的供暖问题亟待解决。本文以包头市北部新区的居民用户为例，对其供暖方案进行探讨。
2 各种供暖方案的主要设备及特点
经过调研分析，包头市北部新区的天然气供暖可选方案主要有7种，以下针对其主要设备和特点分别进行论述。
① 燃气壁挂炉供暖
每户居民单独安装燃气壁挂炉，负责本户居民的冬季供暖及全年的热水供应。该方案可根据用户需要进行分时段供暖，室内温度随时可调，室内环境舒适性较高，并具有使用便捷、节能环保等优点[1～2]。
② 燃气壁挂炉与太阳能联合供暖
③ 模块式燃气锅炉楼栋供暖
根据供暖面积大小，将小型模块式燃气锅炉安装在建筑物底层或楼顶，负责单栋楼供暖。本方案具有热效率高、运行费用低、节省热网造价等优点。但由于不能独立调节供暖时段和室内温度，无法进行节能控制，具有管理相对复杂、用户满意度较差等缺点。
④ 燃气区域锅炉房供暖
本方案建设燃气区域锅炉房，负责整个居民小区的供热。此方案属于传统的集中供热方式，其供热效果较好，但锅炉房建设和小区热网建设造价高，热损失大，运行费用高。
⑤ 燃气热泵空调供暖
燃气热泵空调采用燃气内燃机驱动空气源热泵进行供热和供冷，并副产部分热水。本方案的设备集中成橇，安装方便、配置灵活、高效节能[4～5]，可平抑天然气供应冬夏季峰谷差。但其建设造价较高，待具备条件后可采用此方案。
⑥ 燃气冷热电三联供
燃气冷热电三联供利用天然气发电，对发电后的余热进行有效利用，属于国际先进的分布式能源新技术。该技术具有能源转化效率高、安全性能好、环保效益明显等优点[6～7]，特别能在电力和燃气领域起到削峰填谷的作用，有利于能源的梯级利用。该技术在欧美、日本等已广泛应用旧。，但在我国成功案例不多，且其建设造价巨大，待条件成熟后可以采用该方案。
⑦ 天然气红外线辐射供暖
天然气红外线辐射供暖通过红外线辐射供暖设备，将天然气的能量转换成红外线能量，辐射到需要供暖的区域，在不加热空气的情况下，实现对特定区域直接供暖。本方案设备安装简便快捷，造价低，具有可分区控制、机动灵活、自动化程度高、启动时间短、升温迅速等优点。主要应用于工业厂房、体育场馆等封闭大空间或半封闭大空间的供暖，对于高大厂房工业用户尤其节能。
根据上述各种供暖方案的性能特点可见，适合居民用户选取的天然气供暖方案有燃气壁挂炉供暖、燃气壁挂炉与太阳能联合供暖、模块式燃气锅炉楼栋供暖和燃气区域锅炉房供暖4种。
3 工程建设造价比较
由于包头北部新区规划居民用户均使用管道天然气，若采用燃气供暖，则需要在原来燃气设施的基础上进行扩容。根据测算可知，燃气壁挂炉用户的单户扩容费用最大，燃气区域锅炉房的单户折算扩容费用基本可以忽略不计。居民用户各供暖方案的工程建设造价情况分别如下。
3.1 燃气壁挂炉供暖
燃气壁挂炉供暖方案的工程建设各项造价分别为：①燃气壁挂炉，5500元/套；②远传控制系统，400元/套；③报警及紧急切断装置，260元/套；④安装及管材，200元/套；⑤燃气设施扩容，500元/户；⑥建设管理费，5%。以上各项造价合计为1203面户。
3.2 燃气壁挂炉与太阳能联合供暖
燃气壁挂炉与太阳能联合供暖的工程建设各项造价分别为：①燃气壁挂炉以及太阳能热水器，15000元/套；②远传控制系统，400元/套；③报警及紧急切断装置，260元/套；④安装及管材，200元/套；⑤燃气设施扩容，400元/户；⑥建设管理费，5%。以上各项造价合计为17073元/户。
3.3 模块式燃气锅炉楼栋供暖
模块式燃气锅炉楼栋供暖的范围为单栋楼(60户左右)，其工程建设各项造价分别为：①模块式燃气锅炉，6800元/户；②燃气设施扩容，100元/户；③建设管理费，5%。以上各项造价合计为7245元/产。
3.4 燃气区域锅炉房供暖
燃气区域锅炉房供暖的范围为单个小区(2000户左右)，其工程建设各项造价分别为：①燃气锅炉及配套设施，5800元/户；②小区供热管网，2000元/户；③锅炉房土建(不含地价)，550元/户；④折算单户燃气设施扩容，忽略不计。以上各项造价合计为8350元/户。
根据上述各种供暖方案的工程建设造价计算结果可知，燃气壁挂炉供暖方案的工程建设造价最少。
4 运行费用分析
供暖方案运行费用分析计算的基础数据如下：
① 包头市冬季室外供暖计算温度为-20℃，室内供暖计算温度为18℃；
② 居民用户供暖面积按100m2/户计，供暖热指标为60W/m2；
③ 供暖时间为180d，分户供暖设备供暖期平均每天全负荷供暖时间为14h，区域供暖设备供暖期平均每天全负荷供暖时间为16h；
④ 标准状态下天然气低热值为35.28MJ/m3，计量状态下(20℃)低热值为32.87MJ/m3；
⑥ 考虑气温变化并结合实际运行经验，分户供暖设备供暖期平均满负荷开机率按70%计，区域供暖设备供暖期平均满负荷开机率按85%计。
根据上述基础资料，计算居民用户各供暖方案的运行费用如下：
① 燃气壁挂炉供暖
对于燃气壁挂炉供暖方案，每户每月天然气用气量为215.4m3，每户每月用电量为46.2kW·h，则每户供暖期总费用为2490.6元。
② 燃气壁挂炉与太阳能联合供暖
对于燃气壁挂炉与太阳能联合供暖方案，每户每月天然气用气量为161.5m3，每户每月用电量为63kW·h，则每户供暖期总费用为1953元。
③ 模块式燃气锅炉楼栋供暖
对于模块式燃气锅炉楼栋供暖方案，每户每月天然气用气量为298.9m3，每户每月用电量为57.6kW·h，则每户供暖期总费用为3436.8元。
④ 燃气区域锅炉房供暖
对于燃气区域锅炉房供暖方案，每户每月天然气用气量为316.5m3，每户每月用电量为168kW·h，锅炉房运行维护费用为50形户，则每户供暖期总费用为4010元。
由上述运行费用计算结果可知，燃气壁挂炉与太阳能联合供暖方式的运行费用最少。
5 结论
① 采用燃气壁挂炉供暖的工程建设造价最低，年运行费用较少，其节能效果较好，推荐在居民用户中广泛使用。
② 采用燃气壁挂炉与太阳能联合供暖的工程建设造价最高，但其年运行费用最少，节能效果最佳，推荐在有条件的居民用户中使用。
③ 采用模块式燃气锅炉楼栋供暖和燃气区域锅炉房供暖的工程建设造价和年运行费用均较高，且节能效果不好，不推荐在居民用户中使用。
参考文献：
[1] 钱文斌，刘万勇，袁赓，等.燃气壁挂炉分户采暖的应用前景[J].煤气与热力，2005，25(11)：23-25.
[2] 刘丽珍，陈力生，刘瑾，等.家用燃气壁挂炉居民用户用气规律研究[J].煤气与热力，2010，30(12)：B01-B03.
[4] 马一太，梁兆惠，谢英柏.燃气机热泵一次能源利用率的分析[J].煤气与热力，2004，24(3)：19-21.
[5] 李立武.燃气溴化锂吸收式热泵在供热工程的应用[J].煤气与热力，2011，31(2)：A06-A07.
[6] 王丽，魏敦崧.天然气在分布式能源系统的应用[J].煤气与热力，2006，26(1)：46-48.
[7] 康英姿，华贲.区域供冷系统与燃气分布式能源系统的结合[J].煤气与热力，2007，27(2)：62-66.
[8] 罗凌睿，何润民.天然气在分布式能源系统中的应用[J].西南石油大学学报：社会科学版，2010，3(4)：19-21.
(本文作者：钱文斌1 章阳1 李丹华2 王海1 1.中国燃气控股有限公司 广东深圳 518033；2. 哈尔滨市燃气工程设计研究院 黑龙江哈尔滨 150016)
