【編者按】本文對燃氣鍋爐采暖三種方式的投資、運行費用、單位面積采暖耗氣量和污染物排放量進行了全面的比較。比較結果表面對居民采暖用戶應優先選用壁掛燃氣鍋爐，公共建筑和商業建筑應優先采用模塊式燃氣鍋爐采暖，區域燃氣鍋爐采暖有宜推廣，這樣天然氣耗量最省，污染物排放量最少，運行費用最低。 　　一、概述　　　　隨城市能源結構的調整，天然氣已經成為采暖的一種重要能源燃氣鍋爐采暖。分為以下三種形式：家用燃氣鍋爐單戶采暖、分散燃氣鍋爐采暖、集中區域燃氣鍋爐采暖，一般都采用熱水采暖。　　　　二、單戶然氣采暖　　　　家用燃氣鍋爐采暖就是以每個住戶為單位，采用家用燃氣鍋爐采暖。家用燃氣鍋爐可用于取暖、洗澡和生活用水，屬于多功能型燃氣用具。　　　　1 特點　　優點：家用燃氣鍋爐效率高、功能多。一家一戶自成系統，同時解決采暖和熱水供應問題。單戶燃氣熱水采暖具有很大的調節靈活性，使用完全獨立，采暖溫度可以自主調節，采暖時間可自行控制，各個房間溫度可自如的控制，無鍋爐房和外熱網熱損失，節省外網建設投資。符合按熱量收費的原則，可準確計量耗氣量，用氣量可由用戶自主控制，加上這種供熱系統的效率高（一般在90%以上），避免了集中供熱按面積收費造成的能源過渡浪費，因而能促進節約燃氣，從而為推廣使用優質潔凈燃料創造了條件。同時采暖循環的動力消耗低，節省電能，提高燃氣管線的利用率和使用經濟效益。　　存在問題：目前家用燃氣爐在推廣使用中，質量標準不統一，售后服務不完善，影響用戶的正常使用；煙氣一般是無組織排放，產生局部污染；部分燃氣爐的運行噪音大；在寒冷北方地區用戶長期外出防凍比較麻煩；人們還對其安全性有擔心。　　　　2 耗熱量　　家用燃氣鍋爐單戶采暖效率主，無熱浪費現象。根據對北京、天津的抽樣調查統計，單戶采暖的耗氣指標為7～8m3/m2。建筑耗氣指標的主要影響原因有室內溫度、維護結構的保溫性能和密封性、建筑的外墻面積大小、采暖系統運行調節方式以及鍋爐的熱效率等，耗氣量低于其他兩種燃氣采暖方式。　　　　3 用途　　這種采暖方式對宅區非常適合。在運行過程中，用戶根據自己的要求控制采暖溫度和運行時間，能進行分戶計量，節約燃氣，同時可提供衛生熱水，減少污染物排放量，降低運行費用。　　　　三、分散燃氣鍋爐采暖　　分散燃氣鍋爐采暖分為模塊化采暖和分散集中采暖，一個建筑單元、一個建筑使用一個燃氣鍋爐房采暖稱為模塊采暖（也稱為單元式燃氣采暖）。多個相鄰室的使用性質相同建筑使用一個燃氣鍋爐房采暖稱為分散式集中采暖，特點是有一次熱網直供。　　　　1 特點　　優點：建設靈活，燃氣鍋爐集中管理，方便維修。每個系統供熱面積小，便于調節和控制。對于使用性質相同的建筑，特別是學校、辦公樓等公用建筑，采用這種采暖方式根據建筑的使用特點，來調節控制采暖溫度和采暖時間，特別是不需防凍或防凍時間短的地區，根據作息時間控制采暖時間非常有效。在節假日或無人的夜間可降低采暖溫度或停止采暖，節約燃氣和運行費用。外網規模小，無中間換熱站，熱損失或動力消耗小，易克服水力失調，節約能源，綜合采暖效率一般在80%～90%間，屬于分散采暖，在歐、美是一種廣為流行的采暖方式。煙氣可集中排放。　　缺點：占用單獨的鍋爐房，鍋爐及鍋爐房散熱損失不能利用。對住宅樓不能直接實現分戶計量，末端無調節裝置，當室內過熱時，用戶開窗散熱面不是關小暖氣，有部分熱量損失，一般8%～15%，但低于區域燃氣鍋爐采暖，供熱效率低于單戶采暖，高于區域鍋爐采暖。鍋爐數量多，管理分散。NOX的排放總量高于家用燃氣鍋爐采暖。　　　　2 耗熱量　　由于有外網的熱損失，平均的采暖溫度也高于家用燃氣鍋爐單戶采暖，目前一般不設有末端控制裝置，產生一定的熱量損失。根據抽樣調查北京是分散采暖的耗氣指標為9-12m3/m2。建筑耗氣指標的主要影響原因有室內溫度、維護結構的保溫性能和密封性、建筑的外墻面積大小、外網的熱損失、采暖系統運行調節方式以及鍋爐的熱效率等。　　　　3 用途　　這種采暖方式對公共建筑、商用建筑采暖和集中住宅區非常適合。在運行過程中，根據建筑的使用情況控制采暖溫度和采暖時間，節約燃氣，減少污染排放量，降低運行費用。　　　　四、區域采暖　　　　1 區域供熱　　一個小區或幾個小區的多個建筑共用一個燃氣鍋爐房采暖，采用二次熱網，設有中間換熱站，外熱網規模較大。采暖面積可達數百萬平方米，煙氣高空排放。　　　　2 特點　　優點：鍋爐投資較分散采暖省，可實現集中管理，方便維修和用戶，對污染物可實現高空排放。對煤改氣項目，可利用直接原有的供熱管網系統和鍋爐房附屬設備，節省初投資。　　缺點：鍋爐熱效率相對較低，外網和換熱站熱損失和熱媒輸送動力消耗大，污染物排放總量大，系統調節不靈活，外網投資大，不能直接解決熱計量問題。在建設初期系統利用率低。集中供熱系統末端無計量和調節手段。統一按照供熱面積收費。因水力失調造成部分用戶采暖溫度過高，當室內過熱時，用戶一般采用開窗散熱法調節室溫，造成8%～15%的熱損失。特別是不同使用性質的建筑混在一起，按同一水平供熱，由于無調節手段，辦公樓、學校等夜間和假期照常供熱，賓館有人無人照常供熱，浪費能源。　　　　3 耗氣量　　由于外網的熱損失大于分散燃氣鍋爐采暖，平均的采暖溫度也高于家用燃氣鍋爐單戶采暖，北京地區采暖的耗氣指標10-14 m3/m2。耗氣量比其他兩種方式高的原因主要因外網和換熱站的熱損失大，水力失調嚴重，不同使用性質的建筑混在一起供熱造成的。　　　　4 用途　　在污染物落地濃度要求較嚴格時，分散采暖排放污染物暖落地濃度超標時，可采用集中采暖。但對煙囪高度有要求，須經過計算確定。在歐美地區很少采用燃氣鍋爐進行區域集中供熱，一般都是熱電或冷電聯供。前蘇聯地區也逐步的把燃氣過度集中供熱，改為分散供熱，以節約能源。　　　　五、各種采暖方式的比較　　　　1 投資　　本投資分析是根據北京市部分燃氣爐采暖的調研結果得出的，以100m2的采暖建筑面積作為分析單位。分析過程中鍋爐及附屬設備考慮備用，表1為投資分析結果。　　??????????　　表1 　　三種天然氣鍋爐采暖方式的投資分析 單位：元 項目　 家用鍋爐 分散鍋爐 區域鍋爐 面積（m2） 100/戶 100 100 鍋爐房　　 　 1000-2000 1000-1500 鍋爐?? 3500-6500 1500-2000 1000-1500 設備?? 　 1000-1500 500-1000 外管網　　 　 1000-1500 1500-2500 合計?? 3500-6500 4500-7000 4000-6500 平均?? 5000 5750 5250 　　注：不包括室內客網投資，本文認為三種方式的室內投資基本相同。　　　　2 運行費用　　本運行費用分析是根據對北京市的部分燃氣鍋爐采暖調研結果得出的，以100 m2的采暖建筑面積作為分析單位。分析過程中天然氣的熱值按8500Kcal/m3，表2為運行費用分析結果。　　????????　表2 　　三種天然氣鍋爐采暖方式的運行費用分析 單位：元 項目 家用鍋爐 分散鍋爐 區域鍋爐 面積（m2） 100/戶 100 100 燃氣費　 1368元/760 m3 1638元/90m3 1980元/1100 m3 電耗　　 78.3元/150度 104.4元/200度 156.6元/300度 水耗　　 32元/10 m3 192元/ 60m3 256元/80 m3 鹽費　　 　 3.4元/10kg 5.1元/15kg 維修費　 150元 100元 150元 人工費　 　 200元 130元 合計　　 1628.3元 2133.4元 2397.7元 　　注：不包括折舊費、利潤和稅收。　　　　3　投資與運行費用分析　　三種采暖方式的投資相差不大，家用鍋爐略低。家用鍋爐可是實現分戶熱計量和室溫自動控制，每戶節省分戶計量表及溫度自動調節閥2000元左右。家用鍋爐可是實現供衛生水，節約電熱水器或煤氣熱水器投資1000-1500元/戶。綜合比較家用鍋爐采暖投資比其他兩種方式低得多，分析結果適用于京津地區。家用燃氣爐采暖費用最底，分散鍋爐采暖居中，區域鍋爐最高，且各種采暖方式相差較大。　　　　4　污染物分析　　利用天然氣采暖的目的就是解決燃煤鍋爐采暖的污染問題，排放的大氣污染物只有NOX，SO2、煙塵、CO和CO2，沒有煤灰、煤渣和運煤造成的污染物。煙塵濃度主要來自空氣和燃燒過程中產生微量細塵，三種方式燃燒單位體積/產生的煙塵基本相同，總量區域采暖最多，分散鍋爐次之，家用鍋爐最少。煙氣中SO2濃度取決于天然氣中的硫量，一般天然氣的經過脫硫，含硫量很低，三種方式燃燒單位體積燃氣產生的SO2相同，排放總量是區域采暖最多，模塊鍋爐次之，家用鍋爐最少。CO2的排放量是主要取決于于各種采暖方式的單位面積耗氣量，三種采暖方式的排放量家庭采暖：分散采暖：區域采暖之比為：1：1.25：1.45。　　NOX排放量主要受燃燒方式影響，目前燃氣鍋爐采用的燃燒器都不是專門設計的低NOX燃燒器。在燃燒過程中產生的NOX量主要與爐膛燃燒溫度有關，燃燒溫度高，產生的NOX量越大，燃燒溫度越小，產生的NOX量越小。表3為抽樣測試的三種采暖方式燃氣鍋爐的NOX排放量，由表可以看出NOX排放量主要受燃燒方式和過剩空氣量的影響。鼓風式燃燒由于火焰集中，燃燒溫度高，所以NOX生成量比燃燒溫度低的大氣式燃燒大，對同一種燃燒方式，過剩空氣系數越大，燃燒溫度越低，NOX生成量就越少。　　??????????表3??　　 三種采暖方式燃氣鍋爐的NOX排放量 燃氣鍋爐類型 燃燒方式 過剩空氣系數 爐膛最高溫度（℃） NOX（PPm） 壁掛家用鍋爐　 大氣式 1.5～2.5 800～950 5～35 容積式家用鍋爐 鼓風式 1.4～3.6 900～1100 21～70 模塊化鍋爐　　 鼓風式 1.3～2.1 1000～1200 45～110 區域鍋爐?? 鼓風式 1.2～1.8 1100～1300 60～130 　　本研究以一個1500m×1500m的居民小區為研究對象，總建筑面積為450萬m2，總建筑面與總占地面積之比為2：1。用面源模型根據測試結果[3]，對單戶采暖、分散鍋爐采暖和區域集中采暖多排放點和無組織低空排放進行估算，結果見圖1。從圖中可以看出，單戶采暖排放的NOX在大氣中所產生的濃度最低，分散采暖排放的NOX在大氣中產生的濃度高于單戶采暖，區域采暖排放NOX在大氣中產生的濃度取決于排放高度，當排放高度低于30米，在大氣中產生的NOX濃度高于單戶采暖和分散采暖，當排放高度低于50米，在大氣中產生的NOX濃度低于分散采暖，與單戶采暖基本相同。　　圖1 三種采暖方式在大氣中產生的NOX濃度（略）　　　　六　結論　　　　1　采用分戶小型燃氣熱水爐，可一家一戶自成系統，同時解決了采暖和熱水供應問題。這一方式在歐、美、日本是一種流行的采暖方式。從節能、降低采暖費用和減少大氣污染的觀點看，高效壁掛燃氣爐單戶采暖是居民用戶直接采暖的最佳方式。由于天然氣質優價廉，采用單戶分散采暖的平均運行費用與集中營供暖的費用相關不太多，是居民家庭能夠承受的。存在的問題隨技術發展，都會被解決。　　2　公共建筑和商業建筑的使用性質相同，采用燃氣采暖應優先采用模塊采暖，根據建筑的使用特點來調節控制采暖溫度和采暖時間，節約燃氣和運行費用，減少污染物排放量。　　3　由于采用區域燃氣鍋爐采暖由規模較大的外網，熱損失大，不便于調節。投資、運行費用和耗氣量都高，污染物排放量大，符合可持續發展的能源戰略，不宜推廣。對已具有較大熱網的區域，對污染物排放要求高的區域，經過經濟技術論證，才能可采用區域采暖，但應逐步向分散采暖過度。　　4　在調查中發現冷風滲透量對燃氣量影響很大，由于燃氣采暖成本高，減少采暖燃氣耗量是降低采暖關鍵。對密封不嚴和保溫效果不好的窗戶應更換，最好采用密封和保溫效果好都好的雙層塑鋼玻璃窗，可節省10%到20%的燃氣耗量。　　　　主要參考文獻　　　　1　江億，華北地區大中型城市供暖方式分析，暖通空調，2000，30（4）：40～45　　2　田貫三，金志鋼，燃氣采暖負荷的統計計算，煤氣與熱力，1999，19（5）：60～63　　3　徐國光、苗凡舉、徐長松等編，大氣污染防治手冊，上海科學技術出版社，1987，395-417。