一文看懂燃气供暖与电供暖的区别

 本文以邯郸地区为例，分析气候条件对空气源热泵使用的影响，对比电采暖和燃气供暖的使用费用。

1 电采暖的三种形式

电采暖的形式有三种：1)电热膜供暖是供暖方式之一，它是一种以电力为能源，通过红外线辐射进行传热的新型供暖方式。2)电锅炉也称电加热锅炉、电热锅炉，它是以电力为能源并将其转化成为热能，从而经过锅炉转换，向外输出具有一定热能的蒸汽、高温水或有机热载体的锅炉设备。3)空气源热泵主要由电动机、压缩机、工质冷凝换热器和工质蒸发换热器组成。电动机驱动压缩机，对工质进行压缩，使之进行冷凝、蒸发循环。

2 燃气采暖热水炉

燃气采暖热水炉是具有采暖功能和热水功能的一种燃气器具。采暖水通过热交换器吸收燃气燃烧后释放出的热量，是一次换热。采暖水通过换热器加热生活热水，生活热水不直接与热烟气接触，是二次换热。燃烧用的空气取自室外，燃烧后的烟气排至室外。采暖水在内置循环泵的动力下从出水口流出经室内的暖气片或地暖管与室内的冷空气换热后经回水口流回热交换器，与烟气换热。

3 四种形式运行费用对比

3.1 供暖费用的比较

设供暖房屋面积为120 m2，采暖热指标为40 W/m2，年采暖时间为120天，每天采暖时间为24 h。运行费用计算方法如下：

(1)供热能力计算：一个采暖季所需热量为：Qh=q×S×T×t×/1000=40 ×120×120×24/1000=13824kWh=49766MJ。

式中：Q—供热能力kW；q—采暖热指标W/(m2·h)；S—采暖房面积m2；Qh —采暖季所需热量kWh ；T—天数，天；t—每天小时数，h/天。

这间房屋采暖需要供热能力为4.8kW。

(2)采暖费用计算：设天然气高位热值为36MJ/m3。天然气价格按2016年1月1日起邯郸市主城区居民生活管道用气实行阶梯价格，用电电压等级不满1千伏的用户，第一档峰段电价为每千瓦时0.55元、谷段电价为0.3元，电价取平均值0.42元/kWh。设空气源热泵的制热性能系数COP为3.0，燃气采暖热水炉热效率90%，电热膜热效率100%，电锅炉热效率100%。四种供热方式的年采暖费用见表1。表1数据表明，电锅炉和发热电缆/电热膜费用最高，不具备竞争力。

众所周知，电价一直是国家补贴，实际的电价应该是多少呢？从天然气直接转换为电能，不考虑其他任何成本，蒸汽轮机燃气轮机联合循环的发电效率较高，可达到50 %，所以1 m3气可发5度电，也就是0.2 m3气发一度电。以山西太原为例，当前煤炭发电成本为0.3元/kWh左右，而国内天然气发电成本随机组不同而异，约为0.7～1.0 元/kWh，是煤炭发电成本的2～3倍。

3.2 其他因素对供暖费用的影响

(1) 补贴力度：在2014上海分布式能源国际论坛上，有专家透露，上海、长沙两地都已推出针对天然气分布式能源的补贴政策，而北京市的补贴标准也将出炉，专家认为补贴力度将达到0.2元/kWh。以0.8元/kWh计算，一个采暖季空气源热泵的费用是3733元。3733元是按空气源热泵采暖季的综合能效比COP为3计算的。

(2) 气候条件：空气热能作为空气源热泵的主要热源，气温高低直接影响到空气源热泵机组的空气源热泵的制热性能系数COP值；当气温接近零度时，空气源热泵机组蒸发器容易结霜，智能除霜会增加机组能耗，也会降低空气源热泵机组的空气源热泵的制热性能系数COP值。当空气温度低于零度时，机组效率下降，并且当环境温度低于-5℃时，机组效率极低，甚至无法开机冬季室外机组需要频繁停机除霜，其结果是除霜损失约占热泵总能耗的10.2 %，如普通3P机就要增加300瓦电能浪费。有些地区因为空气湿度大，一般当环境温度5℃时外机就开始结霜。使用5年的老机组8 ℃左右就开始结霜。辅助加热时空气源热泵的制热性能系数COP要小于1。

邯郸属典型的暖温带半湿润大陆性季风气候，日照充足，雨热同期，干冷同季，随着四季的明显交替，依次呈现春季干旱少雨，夏季炎热多雨，秋季温和凉爽，冬季寒冷干燥。年平均气温14℃，最冷月份（一月）平均气温-2.5 ℃，极端最低气温-20 ℃，最热月份（七月）平均气温27℃，极端最高气温42.5℃，全年无霜期200天，年日照2557小时。根据邯郸采暖季的气温图表统计（版面问题，省略部分图表）可知：120天采暖季内最高气温低于5度的天数33天，最低气温低于0度的有86天，超过2/3的天数内空气源热泵运行在除霜状态。

根据以恩施地区为例空气源热泵在冬季结霜工况下供热性能研究数据，可类推邯郸地区一个采暖季将会有40%的时间在制热性能系数COP值小于1的状态运行。电价按0.42元/kWh，按40 %的天数在制热性能系数COP值等于1的状态运行，60 %的天数在制热性能系数COP值等于3的状态运行, 一个冬季采暖费用要3476元。电价按0.8元/kWh，按40%的天数在制热性能系数COP值等于1的状态运行，60 %的天数在制热性能系数COP值等于3的状态运行，一个冬季采暖费用要6620元。空气源热泵的省钱只是用户的支出省了，而这是建立在国家补助的基础上，用户量越多国家补助的就越多。

4 结语

空气源热泵的理想高效工作区与采暖用户的大量供热需求区从时间看是偏离的。简单地说，就是一年之中用户在三九天比刚入冬时每天需要的热量更大，用户在夜里10点比下午两点更迫切需要供热。这些时间段反而是空气源热泵能效相对比较差的时候。我们需要去考虑，在不利工况时间段内，用户最基本的供暖效果。所以，空气源热泵并不能真正取代壁挂炉在分户采暖应用中的地位。但空气源热泵在特定的工况及时间内的制热性能系数COP还是非常高的，可以作为壁挂炉供暖的有效补充。所以采用混合能源集成系统是保证用户生活需求及舒适度的同时，最大化地降低整体运行能耗的更好选择。目前在全球一些重要分户供暖市场已经得到大量应用。

（本文发表于《供热制冷》杂志9月刊技术交流栏目）作者：1、蔡志鹏  2、 何贵龙（1、东莞新奥燃气有限公司  2、中国市政工程华北设计研究总院）