北方地区居住建筑天然气供热形式适宜性研究

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随着我国经济快速发展,能源消耗量也在攀升,大量的能源消耗使环境污染问题不断加剧。因此国家政府开始制定节能减排,保护大气环境等相关政策,加大对清洁能源的使用力度。基于以上背景,本文以居住建筑为研究对象,研究市政热力系统、燃气锅炉系统和燃气壁挂炉系统在北方地区应用的适宜性。对北方典型省份供热、能源情况以及国家政策调研结果:目前供热能源消费结构仍以煤炭为主,但逐渐向以天然气等清洁能源倾斜,北方大部分地区煤炭消费占比逐年降低,天然气能源消费占比逐年升高。以沈阳市某一建筑供热面积10万m~2的住宅小区为例,利用De ST模拟软件建立建筑模型。利用TRNSYS软件进行能耗模拟,其模拟结果:市政热力系统一个供暖季单位面积能耗为3.79kgce/m~2,燃气锅炉系统单位面积能耗为2.64kgce/m~2,燃气壁挂炉系统单位面积能耗为2.48kgce/m~2。一次能源利用率:市政热力系统为0.7,燃气锅炉系统为0.92,燃气壁挂炉系统为0.98。一次能源消耗量由大到小排序为:市政热力>燃气锅炉>燃气壁挂炉,一次能源利用率由优到劣排序为:燃气壁挂炉>燃气锅炉>市政热力。经济分析结果:市政热力系统费用年值为36.8元/m~2,燃气锅炉系统费用年值为42.4元/m~2,燃气壁挂炉系统费用年值为63.9元/m~2。经济性由大到小排序为:燃气壁挂炉>燃气锅炉>市政热力。环境分析结果:分析粉尘、SO2、NOX、CO2排放量,市政热力污染物总排放量为10047.67g/m~2,燃气锅炉污染物总排放量为5309.57g/m~2,燃气壁挂炉污染物总排放量为4987.77g/m~2。环境性由优到劣排序为:燃气壁挂炉系统>燃气锅炉系统>市政热力。采用AHP-熵权法建立能耗、技术、经济、环境四个维度综合评价指标体系,确定一次能源利用率、一次能源消耗量、初投资费用、年运行费用、粉尘排放量、SO2排放量、CO2排放量、NOX排放量8个评价指标,采用集对分析法计算与最优方案的贴进度,得出供热系统的优度排序,确定天然气供热形式优于市政热力的最优方案。按照此评价体系,以各省省会城市为例,对北方其他地区天然气供热系统进行评价。结果表明,在北方地区居住建筑中天然气供热形式优于市政热力。但本文仅从能耗、技术、经济、环境四个方面对天然气供热系统的适宜性进行分析,实际推广使用时还应考虑以下几个方面:当地的天然气储量和产量情况、当地使用天然气的经济承受能力、国家及地方政府推行天然气的政策导向、天然气与其他能源的互补利用、因地制宜地利用当地能源优势。(本文研究内容中涉及的数据和政策截止时间为2021年)
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