基于年度費(fèi)用法的地?zé)峁岱桨竷?yōu)化方案

基于年度費(fèi)用法的地?zé)峁岱桨竷?yōu)化方案

在間接使用熱交換系統(tǒng)中，供暖的全球優(yōu)化方案受到各種因素的影響和制約。作為一個完整的優(yōu)化設(shè)計，我們不僅要考慮系統(tǒng)的加熱性能，還要考慮經(jīng)濟(jì)性。同時，我們還考慮了長期利益（經(jīng)濟(jì)效益和社會效益）和使用壽命。但是要做到完全綜合以上幾個要素,在實(shí)際工程設(shè)計中是很難做到的。所謂優(yōu)化設(shè)計,實(shí)際上是一個篩選過程。以不同的目標(biāo)優(yōu)化函數(shù)可得到不同的優(yōu)化結(jié)果,因此,優(yōu)化又是相對的。所以在選擇最優(yōu)供暖方案時,應(yīng)當(dāng)深入了解各因素之間的相互關(guān)系。我們認(rèn)為,采用年度費(fèi)用法選擇供熱方案的是較適宜的。下面就總體供暖方案確定的原則和選擇做具體的分析說明。1影響全球供暖方案各個方面的關(guān)系1.1室外計算溫度和采暖期天數(shù)供暖參數(shù)包括:室內(nèi)計算溫度、室外計算溫度、供暖期天數(shù)、各建筑類型的供暖熱指標(biāo)、供暖面積等。室內(nèi)計算溫度對散熱設(shè)備的設(shè)計選型有影響,室內(nèi)設(shè)計溫度越高,散熱設(shè)備的投資越大,從而影響整個系統(tǒng)的初投資。室外計算溫度和供暖期天數(shù)對采暖質(zhì)量、用戶的舒適性有影響。各建筑物類型的熱指標(biāo)和供暖面積直接影響用戶所需供熱量的大小,而用戶所需熱量的變化促使整個供暖方案隨之變化。當(dāng)采暖面積增加,或建筑物對供熱量大小有特殊要求時,用戶所需供熱量增加,整個系統(tǒng)的初投資、運(yùn)行成本都會增加。1.2采暖設(shè)計指標(biāo)地?zé)峁┡到y(tǒng)運(yùn)行工況包括:地?zé)崴髁俊⒌責(zé)崴欧艤囟?、地?zé)峋跍囟?、循環(huán)水流量、循環(huán)回水溫度、終端散熱器入口溫度等。以上各數(shù)值對系統(tǒng)供熱量和設(shè)備選擇均有影響。其中最重要的參數(shù)是地?zé)崤欧艤囟?它既與地?zé)峁岱桨傅募夹g(shù)性有關(guān),又與供暖方案的經(jīng)濟(jì)性有關(guān)。由于地?zé)峁┡到y(tǒng)是開口系統(tǒng),即地?zé)崴┡禍睾蟊慌欧呕蚧毓?使得地?zé)崴械臒崃课幢怀浞掷?。因此地?zé)峁┡寐实母叩?與地?zé)崴欧艤囟扔嘘P(guān),排水溫度越低則利用率越高。在供暖設(shè)計中,要利用的地?zé)崴疁亟翟酱?排水溫度就越低,換熱器和散熱器的投資越高。與此同時,由于利用溫降大,干管輸水量減小,管徑減小,可能會影響到運(yùn)行成本的變化。1.3系統(tǒng)初投資的影響需要進(jìn)行設(shè)計與選擇的設(shè)備包括:換熱器、散熱器、調(diào)峰設(shè)備等。設(shè)備的合理選擇對系統(tǒng)的初投資有很大影響,同時也影響著系統(tǒng)的運(yùn)行成本。另外,對調(diào)峰設(shè)備的選擇還涉及到地?zé)峁嵯到y(tǒng)的環(huán)境效益。1.4經(jīng)濟(jì)參數(shù)的影響供熱方案中的經(jīng)濟(jì)參數(shù)包括:水費(fèi)、電費(fèi)、人員費(fèi)、地?zé)豳Y源費(fèi)、燃料費(fèi)、設(shè)備折舊費(fèi)等。這些參數(shù)將決定系統(tǒng)運(yùn)行成本的高低。1.5供熱成本分析熱價是反映供熱收益的一個重要參數(shù)。根據(jù)經(jīng)驗分析,最佳采暖設(shè)計溫差和地?zé)崂寐示S熱價升高而增長。然而,由于受到我國現(xiàn)行采暖付費(fèi)體制的約束,采暖熱價并沒有真正反映出供熱成本,主要反映在室內(nèi)采暖投資計入建筑投資項目,而熱價僅考慮熱源和室外管網(wǎng)的成本和稅利等。如對于中、低溫地?zé)峁┡到y(tǒng)而言,循環(huán)側(cè)的進(jìn)、出口溫度均低于標(biāo)準(zhǔn)設(shè)計溫差,考慮到供暖質(zhì)量,在標(biāo)準(zhǔn)設(shè)計的基礎(chǔ)上,需要適當(dāng)增加室內(nèi)散熱器面積。但是由于該項費(fèi)用已包括在建筑投資項目中,無形中影響到補(bǔ)充投資的積極性。1.6供熱期的制定改變采暖期的供暖天數(shù),可以說是提高地?zé)崂寐实囊环N手段。從某種角度上說,所謂延長供暖期,就是延長供暖天數(shù)。以往,我國供暖期的制定是以室外氣溫不高于5℃的歷史平均延續(xù)天數(shù)為基準(zhǔn),天津地區(qū)約127天。這使采暖期的初、末階段有一段時間不能保證室內(nèi)溫度處于舒適溫度。目前天津已將供暖期調(diào)整為131天?？紤]到低溫地?zé)岵膳\(yùn)行費(fèi)低,以及天津市對于市區(qū)環(huán)境保護(hù)、提高空氣質(zhì)量標(biāo)準(zhǔn)等一系列長遠(yuǎn)規(guī)劃,為人們實(shí)現(xiàn)延長采暖期的愿望創(chuàng)造了條件。2供暖方案的要求對于地?zé)峋拈_發(fā)和利用,用戶可以提出現(xiàn)有或預(yù)計的采暖建筑類型和面積,并通過計算機(jī)程序自動進(jìn)行優(yōu)化選擇供暖方案。由于地?zé)峋疁睾妥畲箝_采流量是固定的,因此改變地?zé)崴欧艤囟葧绊懙責(zé)峁崃康拇笮?。另?供暖系統(tǒng)是否需要改變地?zé)衢_采量以適應(yīng)采暖設(shè)計要求或是否增加調(diào)峰設(shè)備作為補(bǔ)充熱源也需要進(jìn)行相應(yīng)的設(shè)計和優(yōu)化,因而可能會產(chǎn)生不同的供暖方案。選擇供暖方案的三點(diǎn)要求:(1)地?zé)峁┡?fù)荷能基本滿足用戶所需熱負(fù)荷,在程序設(shè)計中設(shè)供暖負(fù)荷與所需負(fù)荷的差值不超過5%。以此來判斷是否需要附加其他熱源作為補(bǔ)充熱源,或是否需要調(diào)整其他參數(shù)以保證熱量均衡。(2)地?zé)峁┡桨敢獫M足技術(shù)要求。由于地?zé)岵膳奶攸c(diǎn),用常規(guī)設(shè)計參數(shù)進(jìn)行地?zé)峁┡こ淘O(shè)計可能會限制挖掘地?zé)峁岬臐摿?。因?在遵循科學(xué)方法并以其為依據(jù)的基礎(chǔ)上,考慮地?zé)峁┡旧淼奶攸c(diǎn),最大限度地降低排放水溫,提高地?zé)崂寐?是地?zé)岵膳到y(tǒng)技術(shù)性的關(guān)鍵。(3)地?zé)峁岱桨高€要滿足經(jīng)濟(jì)指標(biāo)的要求。如果以高投入、低效益為要點(diǎn),盡管從技術(shù)上再突出高科技,在當(dāng)今市場經(jīng)濟(jì)發(fā)展下,也不具備成熟的應(yīng)用條件和時機(jī)。因此,采用統(tǒng)一的年度費(fèi)用法,對供暖方案進(jìn)行經(jīng)濟(jì)分析時,應(yīng)結(jié)合我國國情全面分析方案的可行性。3在一定范圍內(nèi)確保最優(yōu)方案的確定總體供暖方案的確定可以根據(jù)供暖的要求來確定。在上述討論的供暖方案中三個要求不是并行的,而是有先后順序的。首先應(yīng)滿足采暖熱負(fù)荷的要求,然后是技術(shù)上可行性的評價,最后考慮經(jīng)濟(jì)和社會效益。當(dāng)然,社會效益中應(yīng)包含環(huán)境效益和節(jié)能。所以在研究過程中,先找出滿足熱量和技術(shù)要求的各種方案,然后計算出它們的年度費(fèi)用值,并得到一個年度費(fèi)用最低的方案。然后與其它方案中年度費(fèi)用很接近該最低值且更具有環(huán)境效益(地?zé)崴欧艤囟容^低)、節(jié)約能源的方案比較,如果年度費(fèi)用比值在一定范圍內(nèi)(3%左右),則應(yīng)確定此方案為最優(yōu)方案,而不一定采用年度費(fèi)用最小的方案。目前,無論是采用何種能源形式供熱,均存在能耗不一的問題。從存在差別這個現(xiàn)象看,說明節(jié)能潛力的巨大,另外也說明,應(yīng)用新技術(shù)來改進(jìn)和完善供熱系統(tǒng),保證供熱質(zhì)量,把高質(zhì)量商品供給用戶,通過減少能耗來降低成本和提高經(jīng)濟(jì)效益,其節(jié)能效果會更為明顯。但是,如果不重視設(shè)備改造、運(yùn)行合理化和管理科學(xué)化,不僅會造成能源消耗居高不下、地?zé)崂寐势?以及環(huán)境污染的嚴(yán)重后果,而且由于供熱質(zhì)量低,造成熱費(fèi)收繳困難,也會影響經(jīng)濟(jì)效益。采用上述原則和方法可以得到經(jīng)濟(jì)上合理,技術(shù)上先進(jìn)的供熱方案。上述原則和方法在地?zé)崂瞄_發(fā)的研究過程中也很有啟示作用。目前,天津大學(xué)地?zé)嵫芯颗嘤?xùn)中心已研制出一套“地?zé)峁┡到y(tǒng)優(yōu)化設(shè)計”的計算軟件,經(jīng)專家組驗收,其完整性和適應(yīng)性在國內(nèi)地?zé)峤鐟?yīng)為首創(chuàng)。內(nèi)容包括地?zé)峁┡療嶝?fù)荷的計算及調(diào)峰比例的合理分配;優(yōu)化設(shè)計供熱系統(tǒng)的運(yùn)行工況;井口配套設(shè)備的選型、配置、價格及生產(chǎn)廠家;每一特例的尾水綜合利用項目的評價及地?zé)崂寐实挠嬎?。在?jīng)濟(jì)效益評價中包括:系統(tǒng)總投資,年度費(fèi)用、運(yùn)行成本及單位面積成本等。