太原高新区姚村拓展区供热方案研究

罗 彩 霞

(太原市城市规划设计研究院，山西 太原 030002)



太原高新区姚村拓展区供热方案研究

罗 彩 霞

(太原市城市规划设计研究院，山西 太原 030002)

简述了太原高新区姚村拓展区的规划范围，结合该地区热源与热负荷现状，从集中供热、热泵利用、分布式能源、太阳能、燃气锅炉房等方面，提出了其热源方案，并探讨了供热的环保措施，有利于实现供热工程低碳化与生态化。

热源，燃气锅炉房，热泵，太阳能

1 研究背景

为适应城市发展要求，落实省市政府关于太原市高新区发展的战略意图，结合太原市高新区近期发展思路及已落地重点项目，太原高新技术产业开发区需要拓展扩区发展。太原高新技术产业开发区拟在阳曲、汾东、姚村三个地区拓展的发展。其中姚村拓展区本扩区将建设以生物医药和食品加工为主导产业的专业园区。 姚村版块远离太原市中心城区，各项市政设施配套缺乏。该用地位于太原市城市总体规划确定的360 km2城市建设用地以外，因此区域内的市政配套发展缺乏总体规划与各项市政专项规划的指导，需要独立专项研究。

2 研究目的

为了适应太原高新技术产业开发区姚村拓展区建设发展的要求，满足供热发展的需求，确定了热源类型，优化热源结构，有效地减少环境污染，保护生态环境，为区域发展建立安全、稳定、持续的供热体系，实现城市供热的低碳化。

3 姚村拓展区范围

规划范围包括大运高速东西两块用地，大运高速以东地块为北起姚村镇镇域界线及姚村立交连接线，南至南姚街，西起大运高速公路辅路，东至旧晋祠路，用地面积为255.79 hm2；大运高速以西地块南边界为黄楼沙沟，东边界为战备路，西、北为西山山体，包括建机厂全部用地，用地面积为23.94 hm2，规划总用地279.73 hm2。

4 现状热源与热负荷

园区内无集中供热设施，各企业与村民住宅生活采暖依靠自家的小、土锅炉解决。这些分散的小锅炉房普遍存在锅炉容量小，效率低，能耗大，脱硫除尘设施不完善等缺陷，对环境造成了严重的不良影响。现状建筑将全部拆除。

5 周边主要热源与管网

距离姚村版块大约2 km的滨河西路东侧敷设有国电太原第一热电厂供热主干管，管径为DN1 400，设计压力1.6 MPa，设计供回水温度为120 ℃/25 ℃。该主干管接自拟在清徐贾兆村搬迁新建的太原第一热电厂。该热电厂装机容量为4×350 MW抽凝机组，抽汽供热能力为1 280 MW。该长输管道主要向太原市中心城区提供热源，沿途在南峪沙河南岸甩口，管径为DN600，为姚村地区的发展提供热源。

6 工业生产热负荷预测

采用单位占地面积用汽量指标进行工业负荷需求量的预测。生物医药产业单位用地面积规划蒸汽用量为55 t/(h·km2)。食品加工的工业热负荷一般低于生物医药，且未来园区生物医药与食品加工的用地占比也不确定，因此，本次工业负荷的预测均按55 t/(h·km2)取值。2020年年底园区内工业用地为76.2 hm2，到2030年园区内工业用地为98.96 hm2；根据《太原市晋源区姚村镇总体规划(2015—2030)》，因此，预计2020年工业热负荷约42 t/h；2030年工业热负荷约54 t/h。

7 规划采暖热负荷预测

预计2020年年底园区建筑面积将达到275.84万m2，2030年年底达到367.5万m2。统筹分析各类建筑节能措施的施行及建筑质量差别，综合热指标2020年为55.5 W/m2，2030年为54.7 W/m2；近期采暖热负荷为153.1 MW。远期采暖热负荷为201.1 MW。

8 热源方案的确定

采暖热负荷的供热热源可以选择的有热电厂、燃气锅炉房、热泵、分布式能源、太阳能等多种形式。

8.1 集中供热——国电太原第一热电厂

根据《太原市供热专项规划(2013—2020)》，滨河西路东侧敷设有DN1 400供热一次网主干管主要负责为中心城区输送热源，供热面积约3 000万m2，其中为姚村镇留有DN600支干管，主要为滨河西路以西，旧晋祠路以东，南峪沙河以南、武警部队以南建设用地提供热源。该主干管并未考虑高新区姚村版块用热需求，若考虑为园区供热，需要为中心城区寻找替代热源。

8.2 热泵利用

热泵包括水源热泵、土壤源热泵以及污水源热泵等。由于姚村版块用地范围位于晋祠泉域一级保护区内，根据《太原市晋祠泉域保护条例》，该区域内禁止下列行为:1)擅自挖泉、截流、引水;2)将已污染与未污染含水层的地下水混合开采;3)新开凿岩溶水井(农村生活饮用水井除外);4)矿井直接排放岩溶水;5)倾倒、排放工业废渣和城市生活垃圾、污水及其他废弃物;6)新建、改建、扩建与供水设施和保护水源无关的建设项目。因此，园区不推荐水源热源与土壤源热泵。

8.3 分布式能源

分布式能源(热电冷三联供)系统适用项目为：电价相对较高、有冷热负荷需求的用户及电力接入困难的用户或需要备用发电机的用户。

当全年负荷稳定时，采用分布式能源(热电冷三联供)系统可以提高能源利用率，是应该提倡的节能技术。分布式能源目前在国内应用不是很广泛。

8.4 太阳能

按太原资料记载，山西省中部属太阳能资源三类地区，全年日照时数在2 200 h～3 000 h，辐射量在502×104kJ/(m2·年)～586×104kJ/(m2·年),即1 583 kWh/(m2·年),年平均日辐射量为4.33 kWh/(m2·d)，年平均日照小时数为7.6 h，年平均小时辐射量为0.57 kWh/(m2·h)，太阳总辐射在150 W/m2～200 W/m2之间。

1)太阳能供生活热水。屋面太阳能热水系统在太阳能热水利用中应用广泛，但传统的屋面附着或屋面架空安装方式，占用大量的屋顶表面积，由于建筑屋顶面积有限，立面太阳能热水系统将成为未来城市太阳能热水系统的发展热点。秦皇岛在水一方项目就是利用建筑立面安装太阳能热水器把太阳能应用于生活热水，电加热装置作为辅助，效果很好。从经济方面考虑，经过太阳能、燃气、电以及燃油热水装置的15年投资比较，我们可以很容易发现太阳能集热在经济上的优势。结合以上分析应在园区推广太阳能热水器，满足住宅生活热水需求，减少常规能源消耗量，提高区域环境质量。由于人均屋面面积较少，应推广太阳能集中集热—分散热水系统，集中集热循环，分散于住户家中的贮热水箱利用换热盘管进行间接换热，温度达不到洗浴要求时启动辅助加热装置。太阳能集热器应与建筑物结合设计。

2)太阳能供暖。20世纪80年代国际能源组织邀请15个国家的专家对太阳能建筑技术进行联合攻关。试验表明，太阳能建筑节能率大约75%。我国20世纪70年代开始进行被动太阳能采暖建筑的研究开发和示范，至今已发展1 000万m2建筑面积。被动太阳房采暖节能效益为60%～70%，平均每平方米建筑面积每年可节约20 kg～40 kg标准煤，发挥着良好的社会经济效益。园区未来应发展太阳能采暖，组织建筑师和太阳能专家联合攻关，解决太阳能技术与建筑的集成技术，使太阳能采暖纳入建筑集成技术，其社会、经济、环境效益将十分可观。

8.5 燃气锅炉房(含壁挂炉)

燃气锅炉因其节水、节地、环保、燃料输送便捷、劳动强度低、布置灵活、运行管理方便等优点成为近期各城市替代燃煤锅炉的首要选择。采用燃气锅炉进行采暖首先需要充足的气源。根据正在编制的园区燃气专项规划，周边气源充足；另外，与集中供热相比，燃气锅炉房采暖的价格并不存在优势。天然气目前居民供气价格为2.26元，工业与商业供气价格为3.15元；燃气锅炉房的用气价格同工业商业用气，价格为3.15元；居民壁挂炉的用气价格同居民用气价格，为2.26元。以1 m2居住建筑计算，采暖热指标取35 W/m2，天然气地位发热值为32 MJ/m3，壁挂炉一天运行16 h，锅炉热效率取90%，则月采暖费用约4.74元/m2；以1 m2商业建筑计算，采暖热指标取55 W/m2，天然气地位发热值为32 MJ/m3，燃气锅炉一天运行20 h，锅炉热效率取90%，则月采暖费用约13元/m2，燃气锅炉燃气一天运行12 h，则月采暖费用约为7.80元/m2。目前太原市集中供热居民热价按建筑面积每月每平方米为3.60元，非居民热价按建筑面积每月每平方米为7.50元。因此，通过科学合理的运营管理，燃气锅炉房(含壁挂炉)供热的价格可以与集中供热相当。

经过上述分析，热源建议拟采用壁挂炉作为园区居住建筑采暖与生活热水热源，燃气锅炉房作为园区非居住建筑采暖、生产用汽的热源；太阳能集成电或燃气等作为非居住建筑生活热水热源。

9 环保建议

根据《太原市环境空气质量功能区划分》，本区环境空气功能区为一类区，执行GB 3096—2012环境空气质量标准中一级标准。而本区域空气环境TSP，PM10和苯并芘污染比较严重，均已超过GB 3095—2012环境空气质量标准中一级标准限值。鉴于太原市高新区姚村拓展区紧邻晋祠—天龙山风景名胜区。燃气锅炉房的排放标准应当有较高要求。根据GB 13271—2014锅炉大气污染物排放标准,园区新建锅炉房大气污染物排放限值颗粒物为20 mg/m3，二氧化硫50 mg/m3，氮氧化物150 mg/m3。每个新建燃气锅炉房烟囱不低于8 m，烟囱的具体高度按批复的环境影响评价文件确定。周围半径200 m距离内有建筑时，其烟囱应高出最高建筑物3 m以上。目前北京地方标准规定燃气氮氧化物的排放量更为严格。2017年3月31日前新建的，氮氧化物排放必须低于80 mg/m3，在用的必须低于150 mg/m3；2017年4月1日起，新建锅炉必须低于30 mg/m3，在用的必须低于80 mg/m3。参照北京地方标准，建议园区可以对2017年3月之后入驻企业燃气锅炉房氮氧化物排放质保提出更严格的要求。

10 研究结论

太原高新区姚村拓展区位于城市集中供热系统服务外围，需要自己独立解决供热问题。因其位于晋祠泉域一级保护区内且紧邻晋祠—天龙山风景名胜区，通过必选研究建议热源拟采用壁挂炉作为园区居住建筑采暖与生活热水热源，燃气锅炉房作为园区非居住建筑采暖、生产用汽的热源；太阳能集成电或燃气等作为非居住建筑生活热水热源。燃气锅炉房建设时应对入驻企业燃气锅炉房氮氧化物排放质保提出更严格的要求。

远景，待城市集中供热系统有余力时，规划建议园区采用集中供热作为主要热源，燃气锅炉房作为调峰备用热源，从而减少区域污染。

On heat scheme for development area of Yao village in High-tech Zone of Taiyuan

Luo Caixia

(TaiyuanCityPlanningDesignandResearchInstitute,Taiyuan030002,China)

The paper indicates the planning scope for the development area of Yao village in High-tech Zone of Taiyuan, points out its heat resource scheme from the central heat-supply, utility of heat pump, distributive energy, solar energy, and gas boiler by combining with the distribution of the heat resource and heat loading capacity of the area, and explores the heat-supply environmental protection measures, so as to realize low carbonization and ecology of the heat-supply projects.

heat supply, gas boiler, heat pump, solar energy

1009-6825(2016)32-0143-03

2016-09-07

罗彩霞(1980- )，女，工程师

TU833

A