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拉萨市冬季供暖现状与发展方式浅析

字体: 放大字体  缩小字体 发布日期:2014-05-09  浏览次数:553

拉萨市冬季供暖现状与发展方式浅析

北京市热力集团发展部 郭 伟

【摘 要】地处“世界屋脊”青藏高原之上的文化历史名城拉萨市,冬季气候寒冷干燥,目前多数建筑未设置供暖设施,很多住宅靠燃烧柴薪、牛粪取暖,不但效果不佳,而且对环境造成了较大的污染。解决拉萨市的供暖问题,可以提高人民的生活质量,改善城市环境,保护高原生态,促进经济社会发展,意义非常重大。选择一种与当地自然、经济、能源条件相适应的供暖方式并加以推广,是下一步拉萨市供热事业发展的关键。本文作者根据拉萨市的自然条件、能源状况、人口特点、建筑特点,通过成本对比,建议以电为主要能源,采用分户采暖的方式解决居民住宅的供暖问题;建议以天然气为主要能源,来解决公共建筑的供暖问题;大力推广被动式太阳能采暖建筑,有条件的情况下积极利用主动式太阳能供暖。
【关键词】拉萨市 供暖 能源 方式
1、 拉萨市目前冬季供暖现状
1.1 拉萨市自然条件介绍
拉萨市是一座具有1300年历史的古城,是国务院首批公布的24座历史文化名城之一,著名的藏传佛教圣地。拉萨市位于雅鲁藏布江支流拉萨河北岸,地理坐标为东经91°06′,北纬29°36′,海拔3650米,辖七县一区,总面积约3万平方公里,市区面积295平方公里。2010年市区人口预计为35万,其中户籍人口21万,外来人口14万[1]。拉萨市地处喜马拉雅山脉北侧,全年多晴朗天气,降雨稀少,日照强烈,有“日光城”的美誉。年最低气温为-16℃,平均气温7.4℃,全年日平均温度低于5℃的天数为149天。自然气候特点决定了拉萨市的建筑物在冬季有必要进行供暖。
1.2 拉萨市冬季供暖现状
目前,拉萨市多数建筑物没有设置供暖设施,很多居民住宅仍在靠燃烧柴薪和牛粪取暖,不但效果不佳,而且对环境产生了较大的污染。由于拉萨市日照强烈,在冬季晴朗的天气里,白天的室内温度尚可接受,但在阴天和日落之后,房间内非常寒冷,舒适度很差。
近年来随着拉萨市经济与社会的发展,当地居民的生活水平不断提高,人们越来越希望在冬天也能拥有舒适的工作和生活环境。解决拉萨市的冬季供暖问题,可以提高人民的生活质量,改善城市环境,保护高原生态,促进经济社会发展,意义非常重大。目前拉萨市已经建设了一批供暖试点项目,如西郊水厂、北郊水厂、市委食堂等太阳能结合电锅炉供暖项目,市政府办公楼水源热泵供暖项目。选择一种与拉萨市自然、经济、能源条件相适应的供暖方式并加以推广,是下一步拉萨市供暖事业发展的关键。
2、拉萨市供暖负荷
根据《拉萨市总体规划(2009-2020)》,拉萨市现状住宅面积为705.9万平方米,采暖热指标为60W/m2,现状公共建筑面积为345.8万平方米,采暖热指标为70W/m2,远期至2020年将新建住宅461.2平方米,采暖热指标为42W/m2,新建公共建筑457.8万平方米,采暖热指标为60W/m2[1]。经统计,拉萨市现状建筑采暖热负荷为665.7MW,全年采暖耗热量为608.1×104GJ;远期建筑热负荷为1134.2MW,全年采暖耗热量为1036×104GJ。拉萨市现状、远期热负荷统计及供热量见下表2-1。
根据《拉萨市总体规划(2009-2020)》,2010年拉萨市区人口预计为35万,其中户籍人口21万,流动人口14万,外来工作人员占总人口的比例呈逐年上升的趋势。拉萨市人口具有明显的季节流动性,冬季进藏旅游的游客大幅减少,建设项目也基本停工,很多宾馆饭店、商铺处于停业状态,大量外来工作人员在冬季选择返乡或回内地休假。据统计,5月至11月为拉萨市人口旺季,12月至次年4月为人口淡季,旺季人口最多时约为淡季人口的两倍[2]。因为人口流动的原因,拉萨市冬季有相当一部分建筑物无人居住或办公,这些建筑不需要进行供暖或仅维持值班温度即可。因此,保守估计,拉萨市建筑实际采暖负荷可以按前面计算负荷的80%考虑,即现状建筑采暖负荷53.2万千瓦,远期建筑采暖负荷90.7万千瓦。
3、拉萨市采暖可用能源分析
西藏自治区是中国乃至亚洲重要的生态屏障和水源涵养地,也是中国生态系统最脆弱的地区之一。根据政策,西藏地区应积极推广使用无污染能源,逐步淘汰柴草、牛粪、燃煤、燃油等居民生活燃料[3]。因此,解决拉萨市供暖问题应主要考虑天然气、电、太阳能、地热等清洁能源。
3.1 天然气
目前拉萨市尚无管道天然气供应,居民用气以瓶装液化石油气为主。中石油向拉萨供应液化天然气(LNG)项目已经开工建设,工程将建设液化天然气接收站一座以及城市中压输气管网,计划2011年10月竣工,每立方米气价在4元左右[4]。远期国家将修建格尔木至拉萨天然气管道,向拉萨输送天然气。按天然气低位发热量Q=35.13MJ/m3,供热效率90%计算,采取24小时连续供暖,在最冷天气,拉萨市现状建筑采暖每天需要天然气145万立方米,远期建筑采暖每天需天然气246万立方米。中石油LNG项目拟设置运输槽车240辆,每辆槽车一次可运输3万立方米天然气。格尔木距离拉萨市约1100公里,车辆往返需要48小时。如果将槽车分为四组,每隔24小时出发一组,每天最多可以向拉萨市供应天然气180万立方米。另外LNG接收站将具备拉萨市3周用气量的储气能力,以保证冬季大雪封路时拉萨市的燃气供应。根据《拉萨市燃气规划》,远期格尔木至拉萨天然气管道向拉萨市的输气能力可以达到每天424万立方米。拉萨市近期民用和商用天然气量之和预计为12.5万立方米/天,远期预计为21.4万立方米/天[5]。除去居民和商业用气,剩余的天然气供应能力可以满足拉萨市近远期冬季采暖需求,因此天然气可以作为解决拉萨市供暖问题的备选能源之一。
3.2 电能
截止2006年底,拉萨市电网装机容量为16.5万千瓦,城区供电负荷14.5万千瓦。冬季为拉萨市用电高峰期,最高限电负荷达到了3万千瓦。目前冬季用于采暖的电负荷约9万千瓦。
2010年7月29日,青藏电网联网工程开始开工建设。该工程东起青海西宁市,西至拉萨市,全长1774公里,规划输电能力120万千瓦。工程分两期建设,预计2012年底完成一期工程建设,实现60万千瓦的输电能力,届时拉萨市电力供应能力将可以满足市区建筑53.2万千瓦的采暖需求。另外,总装机51万千瓦的藏木水电站、12万千瓦的旁多水电站等一批大中型水电项目也正在建设之中。根据西藏自治区政府公布的信息,到2015年,西藏电力装机容量、发电量将分别由2009年的81万千瓦、22亿千瓦时提高至287万千瓦、100亿千瓦时,到2020年,西藏电力装机容量将达600万千瓦。因此,拉萨市电力供应能力可以满足近远期建筑采暖需求,电能可以作为解决拉萨市供暖问题的备选能源之一。
3.3 太阳能
太阳能供暖可分为被动式采暖和主动式供暖两种。被动式太阳能采暖是通过建筑物朝向和周围环境的合理布局,建筑材料和结构的恰当选择,使建筑物在冬季能收集、蓄存和分配太阳能。主动式太阳能供暖是利用集热器收集太阳能,通过输热管路将热水储存于贮热装置中,用于夜间供暖。西藏是世界上太阳能资源最丰富的地区之一,年平均日照在3000小时以上,年均太阳辐射量为6000—8000MJ/m2,拉萨市一月份水平面平均太阳辐射辐照量为16.556MJ/(m2·d),在倾角等于当地纬度倾斜面上的平均太阳辐射辐照量为24.871MJ/(m2·d)。太阳能集热器效率取0.4时,在室外气温最低的1月份,1平方米集热器大约可以为2平方米建筑面积供暖。
此前拉萨市建设了西郊水厂、北郊水厂、市委食堂三个太阳能供暖试点项目,总供暖面积为3440平方米,总投资约600万元。这些试点项目供暖效果良好,但每平方米建设费用达到了1744元,初始投资较高,另外太阳能集热器占地面积较大,很多建筑物无法提供安装集热器的位置,现阶段大规模利用主动式太阳能供暖尚存在一定困难。太阳能采暖具有清洁环保的优势,拉萨市太阳能资源丰富,现阶段应当大力推广被动式太阳能采暖建筑,有条件的情况下积极利用主动式太阳能供暖。
3.4 地热
拉萨市位于河谷地带,有丰富稳定的地下水资源。根据调查,拉萨市地下水温度为8℃,出水深度约-2米左右,单井出水量200-300m3/h,总出水量约在9000m3/h左右。但拉萨市地层比较单一,含沙量少,透水性强,水位高,回灌比较困难。水源热泵技术对水文地质勘察要求较高,在利用该技术时,需进行抽水、回灌、水温、水流方向等水文地质试验。因此,在水源热泵技术利用方面,可以先进行项目试点,证实可行后再加以推广。
3.5 小结
通过以上分析可以看出天然气、电力资源能够满足拉萨市近远期采暖需求,可以作为解决拉萨市供暖问题的备选能源。太阳能作为一种清洁安全无污染的能源,在有条件的情况下应尽量加以利用。
4、拉萨市宜采用的供暖方式分析
4.1 城市集中供暖与分散供暖比较
城市集中供热是指以热水或蒸汽作为热媒,由一个或多个热源通过热网向城市、镇或其中某些区域热用户供应热能的方式。分散供暖包括小区集中供暖和分户供暖两种形式。小区集中供暖一般以热水作为热媒,以锅炉房作为热源,通过庭院管线对某片小区或单位进行供暖。分户供暖即以户为单位,通过户内热源和散热设备进行供暖的方式。
城市集中供热适用于以煤为主要能源且建筑密度较高的城市。在这样的地区,较高的建筑密度可以分摊集中供热热源、管网的初始投资。以热电联产的方式进行集中供热,热效率可以达到80%以上,而分散供热的小型燃煤锅炉热效率只有60%左右,因此城市集中供热可以取得较好的经济效益。另外,集中供热的热源一般拥有较完善的脱硫、除尘设备,可将排放集中处理,有效降低城市污染。集中供热的不足之处主要有:热源、热网初投资大;运行调节难度大;热网存在热损失;使用灵活性差,难以根据用户个性化需求开始或停止供暖;收费难的问题普遍存在。
分户供暖适用于以天然气或电为供热能源、建筑密度低的地区。分户供暖的优势在于可根据用户自己的需要灵活调节供热温度,避免了集中供热调节困难、易造成水利失调的问题;没有室外管网热损失,节约能源;用户按燃气或电的使用量自主缴费,不存在收费难的问题;供暖时间自主控制,易于满足个性化用热需求。小区集中供暖的特点介于城市集中供暖和分户自采暖之间。
拉萨市建筑密度较低,传统藏式住宅多为二至三层独立建筑,公共建筑的高度一般也在五层以下。根据规划,拉萨市中心城区新建建筑地面以上高度不得超过15米,传统街巷红线两侧各30米范围内新建建筑地面以上高度不得超过12米。如果采用城市集中供热,分摊在单位面积上的热源、热网投资过高。根据前面的分析,拉萨市解决供暖问题的主要能源为天然气或电,而采用天然气或电采暖时,大型锅炉设备与小型锅炉、分户采暖设备的热效率差别不大,集中供热因城市管网存在热损失,反而不如分散供热节能。另外拉萨市人口存在流动性强的特点,分散供暖相比集中供暖具有方便灵活、易于调节的优势,更容易满足个性化的用热需求。因此,拉萨市更适宜采取分散供暖的方式解决供暖问题。对于住宅建筑,宜采用分户供暖的方式;对于宾馆饭店、机关单位等公共建筑,可采取小区集中供暖的方式解决供暖问题。
4.2 天然气供暖与电供暖费用比较
4.2.1 分户天然气、电供暖费用比较
根据前面拉萨市采暖负荷数据可计算出新建建筑每平方米每个采暖季的耗热量为0.384GJ。在实际使用中,一般只对有人活动的房间进行供暖,比如在夜间休息时,只需要对卧室供暖,而客厅、厨房等房间可停止供暖,另外供暖时间一般不超过12小时,因此,实际采暖负荷按理论计算值的一半以考虑,即每采暖季0.192GJ/m2。
目前燃气分户采暖一般以壁挂炉为热源,以暖气片为散热器进行供热。以新建建筑面积为100平方米的住宅为例:壁挂炉的投资为10000元,使用年限为10年,年折旧费为10元/m2;年维护费为2元/m2;拉萨市目前尚未制定暖气片造价标准,暖气片造价按北京市相应概算定额的1.6倍考虑,投资为12160元,使用年限为25年,折旧费4.9元/m2;壁挂炉电功率110瓦,拉萨市民用电价为0.49元/度,每平方米每采暖季电费为1元;天然气的发热量按35.13MJ/m3计算,燃气壁挂炉的效率按90%考虑,则每平方米建筑每个采暖季耗气6.1立方米,天然气价格按4元/m3考虑,燃气成本为24.4元。考虑设备折旧后,每采暖季供热成本为42.3元/m2。
分户电供暖考虑采用低温辐射电热膜的供热方式,同样以新建建筑面积为100平方米的住宅为例,电热膜初投资每平方米200元,使用年限30年,年折旧费6.7元/m2;正常情况下不需要维护保养;加热效率按100%考虑,计算得每平方米建筑每个采暖季耗电53.3度,电价0.49元/度,电费26.1元。考虑设备折旧后,每采暖季供热成本为32.8元/m2。分户天然气、电供暖费用对比见表4-1。
通过对比可以看出,在拉萨市使用分户电供暖比使用分户燃气壁挂炉供暖更具有成本优势。燃气壁挂炉每年需进行维护保养,如果维护、使用不当会产生安全隐患,因此电供暖的安全性也要高于燃气壁挂炉供暖。考虑到拉萨市的采暖季长达149天,而拉萨市的人均收入在全国城市中位居前列,居民对于分户电供暖每年32.8元/m2的费用是可以接受的。根据以上分析,建议采取分户电采暖的方式解决拉萨市居民住宅供暖问题。
4.2.1 公共建筑采用天然气锅炉、电锅炉供暖的费用比较
对于单体面积较大的公共建筑,宜采用小区集中供热的方式解决供暖问题。拉萨市新建公共建筑的热指标取60W/m2,在24小时连续供暖的情况下,根据前面的负荷分析可以计算出每平方米建筑每个采暖季的耗热量为0.548GJ。实际使用中,办公建筑夜间只需要维持值班温度,而白天由于太阳光辐射很强,所需补充的热量较少,因此,实际采暖负荷按理论计算值的一半考虑,即0.274GJ/m2。
根据相关资料,天然气锅炉与电锅炉进行小区集中供暖的初投资和使用年限基本相同[6],采取哪一种供暖方式主要取决于运行费用的高低。
以天然气锅炉为热源时,天然气的发热量按35.13MJ/m3计算,供热效率按90%考虑,则每平方米公共建筑每个采暖季耗气8.7立方米,按气价4元/m3计算,燃气费用为34.8元。
以电锅炉为热源时,供热效率按95%考虑,则每平方米公共建筑每个采暖季耗电80.2度。拉萨市目前机关单位用电执行非工业电价0.59元/度,宾馆、商场、写字楼等商业建筑执行商业电价0.81元/度。机关单位和商业建筑采用电锅炉供暖每平方米每采暖季的电费分别为47.3元和64.9元。冬季为拉萨市用电高峰季节,60%的用电量用于采暖,夜间是拉萨市冬季用电的高峰夜时段,因此拉萨市在冬季实行夜间低谷电价的可能性不大,难以通过低谷电蓄热的方式降低运行成本。
通过比较可以看出,拉萨市公共建筑采用电锅炉供暖的成本高于燃气锅炉的供暖成本,宜采用天然气锅炉供热的方式来解决拉萨市公共建筑供暖问题。
5、结 论
解决拉萨市的冬季供暖问题,可以提高人民的生活质量,改善城市环境,保护高原生态,促进经济社会发展,意义非常重大。根据拉萨市的自然条件、能源状况、人口特点、建筑特点,通过供暖成本对比,建议住宅建筑以电为主要能源,采用分户供暖的方式解决冬季采暖问题;建议公共建筑以天然气锅炉房供热的方式解决冬季采暖问题。拉萨市应充分利用丰富的太阳能资源,大力推广被动式太阳能采暖建筑,有条件的情况下积极利用主动式太阳能供暖。拉萨市相关部门在进行电力、燃气方面的基础设施建设时,应充分考虑城市供暖需求,避免重复投资。政府应尽快研究制订相关政策,对电、天然气、太阳能采暖分别给予一定的政策优惠。新建建筑要严格执行建筑节能标准,在竣工时供热设施要一步到位,对现有建筑进行节能改造并安装供暖设施。通过这些措施推动拉萨市供热事业快速有序地向前发展。

参考资料
[1]拉萨市人民政府.拉萨市总体规划(2009-2020).2009
[2]鲍栋.青藏铁路开通后拉萨流动人口分析.西藏研究.2007年第四期
[3]国务院新闻办公室.西藏的生态建设与环境保护.2003
[4]董昌俊.中石油青海油田公司投资近3亿在拉萨建液化天然气工程.中国西藏新闻网.2010.8.18
[5]江苏省规划院.拉萨市燃气规划.2008
[6]付林,江亿,张寅平.采暖供热系统的应用浅析.热能动力工程.2000年第5期


 
 
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