分户式燃气供暖与空气源热泵供暖经济性比较

马 洁， 齐含飞， 范霁雯， 李世芳

(杭州市城乡建设设计院股份有限公司，浙江杭州310004)

杭州地处冬冷夏热地区，冬季阴冷潮湿、低温持续时间短，由于未实行集中供热，改善冬季的居住舒适性成为人们普遍关心的话题。分户式燃气供暖系统作为最传统的舒适型供暖方式，具有体积小、结构简单、调节灵活等优点，一直为大多数居民供暖所采用。空气源热泵供暖系统近几年随着技术水平的提高，已逐步克服低温条件下性能系数(COP)下降明显、稳定性差等问题[1]，以其能源利用可再生性、性能系数高的特点受到居民用户和地产开发商的青睐。本文以杭州市某住宅3类户型为研究对象，对具有相同供暖能力的分户式燃气供暖系统和空气源热泵供暖系统在不同阶梯气价下进行经济性分析比较。通过不同阶梯气价下的经济性比较，提出供暖用气价格机制的完善策略，保持燃气供暖的竞争力，推动燃气供暖市场稳健、可持续发展。

1 供暖系统概况及户型简介

1.1 供暖系统概况

分户式燃气供暖系统具有供暖、供生活热水两大功能，主要设备包括天然气供暖热水炉、地面辐射供暖系统或散热器供暖系统、厨浴热水系统。目前天然气供暖热水炉应用最多的是冷凝式供暖热水炉，冷凝式供暖热水炉通过回收烟气中的水蒸气潜热来提高效率，其热效率可提高至106%～111%。同时，在使用过程中至少可以节省10%的燃料费用和减少10%的氮氧化物和碳氧化物的排放，达到节能和环保的双重目的[2]。

空气源热泵供暖系统具有供冷、供暖、供生活热水三大功能，主要设备包括空气源热泵[3-4]、蓄热水箱、地面辐射系统、风机盘管系统、厨浴热水系统。考虑到民用系统供能的稳定性和舒适性，本文研究的空气源热泵指具有供冷、供暖两大功能的二合一机组，暂不考虑生活热水功能。

1.2 户型简介

选取杭州市某住宅3类典型户型作为研究对象：建筑面积89 m2的3室1厅2卫(简称小户型)；建筑面积124 m2的4室2厅2卫(简称中户型)；建筑面积168 m2的4室2厅3卫(简称大户型)。室内均采用地面辐射供暖系统。

2 经济性比较分析

2.1 投资比较

本文研究的空气源热泵供暖系统具有供冷、供暖两大功能，分户式燃气供暖系统具有供暖、供生活热水两大功能。对于居民用户来说，选择空气源热泵就需要额外配备生活热水系统，选择分户式燃气供暖系统就需要额外购买空调制冷设备。为保证数据可比性，空气源热泵供暖系统投资增加热水系统投资，小、中、大户型分别按2 000 元、3 000 元、4 000 元估算。分户式燃气供暖系统投资增加分体单冷型空调投资，中、小户型客厅空调按5 000 元/台，大户型客厅空调按8 000 元/台，3种户型卧室空调均按2 500 元/台估算。

投资包括设备购置费和施工安装费。设备购置费与设备的品牌、功能、型号等有关。根据调研，目前杭州市供暖系统主机设备市场份额以合资中档品牌设备居多，笔者对此类设备的价格进行分析。施工安装费取市场同类报价的中间值。不同户型投资见表1。

表1 3种典型户型两种供暖系统投资对比

以建筑面积168 m2的大户型为例，空气源热泵供暖系统和分户式燃气供暖系统的投资组成分别见表2、表3。

表2 大户型下空气源热泵供暖系统投资组成

表3 大户型下分户式燃气供暖系统投资组成

在3种典型户型下，空气源热泵供暖系统的投资均比分户式燃气供暖系统高。主要原因是空气源热泵供暖系统的主机比燃气供暖热水炉价格高很多。

2.2 运行及维修费用比较

对两种系统，夏季制冷和日常生活热水的运行费用和维修费用基本相同，故本文仅考虑冬季供暖的运行费用和维修费用。

① 运行费用

杭州市阶梯气价和阶梯电价分别见表4、5，杭州市全天24 h仅分为高峰时段和低谷时段，高峰时段为8:00—22:00，低谷时段为22:00—次日8:00，因此采用峰谷电价计算用电费用。

表4 杭州市居民现行阶梯气价

表5 杭州市现行阶梯电价

根据空气源热泵供暖系统在3种典型户型下用电量计算结果，考虑到还有其他生活电器用电，故空气源热泵供暖系统的用电量假设全部处于第二档电价区间内，即高峰电价取0.618元/(kW·h)，低谷电价取0.338元/(kW·h)。分户式燃气供暖系统的用气量在3种典型户型下，已远超杭州市气价政策的第三阶梯，考虑到还有炊事及生活热水耗气，故分户式燃气供暖系统假设用气量全部处于第三阶梯，即气价取4.65元/m3。为比较不同阶梯气价下两种供热系统的经济性，再假定用气量全部处于第二阶梯，即气价取3.72元/m3，计算其年运行费用。计算结果见表6。

表6 典型户型不同阶梯气价下两种供暖系统年运行费用对比

② 维修费用

典型户型两种供暖系统的年维修费用对比见表7。

表7 典型户型两种供暖系统年维修费用对比

③ 运行费用及维修费用之和

典型户型两种供暖系统的年运行费用及维修费用之和见表8。

表8 典型户型不同阶梯气价下两种供暖系统年运行费用及维修费用之和

由表8可知，在杭州市当前民用阶梯气价政策(第三阶梯气价)下，3种典型户型的分户式燃气供暖系统运行及维修费用之和均比空气源热泵系统高，相比前者，后者的运行费用节省70%左右。

若采用第二阶梯气价计算，即气价取3.72元/m3时，则分户式燃气供暖系统的运行及维修费用仍较高，但与采用第三阶梯气价相比，费用节省20%左右。

2.3 经济性指标

投资净现值(NPV)，是指投资项目在计算期内各年的财务净现金流量，根据基准收益率或财务贴现率，折现到基准年的现值之和[5]。利用净现值法，从用户角度计算在该供暖系统整个生命周期需要消费的现金流量，根据银行同期贷款利率，折现到基准年的现值之和。该方法的优点在于考虑了资金的时间价值，计算公式为[5]：

(1)

式中Y——供暖系统的投资净现值，元

n——供暖系统的使用期限，a

Ct——供暖系统第t年的现金流量，元/a，第0年的现金流量为投资，以后每年为年运行及维修费用之和

i0——银行同期贷款利率，取值6%

2.4 投资净现值计算结果

根据GB 17905—2008《家用燃气燃烧器具安全管理规则》第7.3.1条，燃具从售出当日起，使用液化石油气和天然气的快速热水器、容积式热水器和供暖热水炉的判废年限应为8 a，因此笔者设定天然气供暖热水炉的使用寿命为8 a。空气源热泵(主机)的使用寿命理论值为15 a，但目前缺少大量的实际应用数据，使用寿命受到机组运行时间、用能习惯等多因素影响。故本例投资净现值的计算周期设置为8 a。根据公式(1)，计算得到分户式燃气供暖系统和空气源热泵供暖系统的投资净现值计算结果，见表9。

表9 典型户型两种供暖系统投资净现值对比

在杭州市当前民用阶梯气价政策(第三阶梯气价)下，3种典型户型的分户式燃气供暖系统的投资净现值均低于空气源热泵系统，前者相对后者节省(0.1～1.3)×104元。

若采用第二阶梯气价计算，即气价取3.72元/m3时，分户式燃气供暖系统的投资净现值仍低于空气源热泵系统，前者的经济性优势扩大，相对后者节省(0.6～1.8)×104元。

3 分户式燃气供暖的推广研究

3.1 分户式燃气供暖推广制约因素

天然气价格居高不下是限制分户式燃气供暖发展的最重要因素。根据表6，分户式燃气供暖系统运行费用与空气源热泵的运行费用相比，高出逾2倍。

3.2 建议

① 借鉴2018年宁波市天然气价格调整实施方案，将第二阶梯用气量从现行上限480 m3扩大到1 200 m3，满足大众户型居民正常冬季供暖用气量。

② 将生活用气与供暖用气分表计量，采用不同的价格体系，对于燃气供暖用户，给予一定燃气价格补贴，提高燃气价格竞争力。

③ 推行峰谷气价。积极研究天然气峰谷价格，通过制订不同用气时段的峰谷价格等方式引导市场的天然气调峰能力建设，利用价格引导燃气供暖用户更经济地用气。

4 结论

① 在杭州市现行阶梯气价和电价政策下，当建筑面积为89～168 m2时，分户式燃气供暖系统的投资低于空气源热泵供暖系统，但前者的运行及维修费用较高。在整个使用期限内，采用第三阶梯气价计算，前者投资净现值比后者节省(0.1～1.3)×104元，经济性优势凸显。

② 天然气价格是制约燃气供暖发展的最重要因素，建议进一步完善燃气供暖用气价格机制，降低用户的用气负担。主要措施有：将第二阶梯用气量从现行上限480 m3扩大到1 200 m3；将生活用气与供暖用气分表计量，采用不同的价格体系；推行峰谷气价。