唐山農村地區不同供暖形式下室內溫度研究

史新立 岳麗芳

(唐山學院，河北 唐山 063000)

近年來，以霧霾為代表的環境問題得到越來越多的關注。長期以來，北方地區冬季取暖以燃煤為主。截至2016年年底，我國北方地區城鄉建筑取暖總面積約206億m2，其中燃煤取暖面積約83%，取暖用煤年消耗約4億t標煤，其中散燒煤(含低效小鍋爐用煤)約2億t標煤，主要分布在農村地區。同樣1 t煤，散燒煤的大氣污染物排放量是燃煤電廠的10倍以上，所以散燒煤取暖已成為我國北方地區冬季霧霾的重要原因之一，而強化農村地區燃煤污染治理則成為大氣污染治理的重中之重。

近年來，隨著“煤改清潔能源”政策的推出和廣泛實施，農村地區煤作為唯一供暖燃料的時代已經結束，天然氣、電能等在供暖中開始發揮重要作用。

1 目前寒冷地區農村主要供暖方式

1.1 燃煤土暖氣供暖

土暖氣是一種不采用任何動力設備，利用供回水溫度差產生的密度差作為循環動力的供暖系統。農戶利用煤燃燒或生活做飯的余熱加熱爐灶內盤管中的水，并使其依靠重力循環流入各房間散熱器，以對流和輻射的形式向房間提供熱量，提高房間溫度。

據調查，農村地區燃煤鍋爐的熱效率僅為30%～40%，甚至不及大型燃煤鍋爐的一半，造成能源的嚴重浪費；除此之外，農村地區燃煤后的煤渣大部分直接丟掉，沒有經過回收處理，造成生活環境的惡化，甚至破壞農田水體和生態。

1.2 天然氣供暖

農村天然氣供暖主要采用燃氣壁掛爐形式，燃氣壁掛爐具有體積小、操作方便靈活、安全度高、售后有保障等優點。

但同時，燃氣壁掛爐也存在一定的問題：

1)目前我國多數地區天然氣的價格遠高于煤，對于一些農戶來說，采用天然氣供暖存在著一定的經濟負擔；2)農村各家為獨門獨戶，天然氣管道鋪設的工程量較大，難度較高；3)冬季供暖高峰期，天然氣供應量可能出現不足情況。

1.3 電供暖

電供暖對于當地電網容量要求很高，且從能源利用與轉換的角度來看，當前電力主要由燃煤產生，熱轉換成電的效率很低，而電供暖設備又將電轉為了熱，從而導致大部分能量在轉換過程中被浪費，造成典型的“高能低用”現象。

根據使用方式的不同，目前農村常用的電供暖形式有電熱水鍋爐直接供暖、電熱膜供暖和蓄熱式電供暖三種形式。

1)電熱水鍋爐直接供暖。電熱水鍋爐是一種將電能轉化成熱能直接加熱水，并借助循環泵使熱水在管道中循環來滿足供熱需求的供暖設備。

2)電熱膜供暖。電熱膜供暖是以電熱膜為發熱體，主要靠輻射傳熱的供暖技術。電熱膜供暖首先使房間墻壁、地面等物體被加熱，然后均勻提高室內溫度。

電熱膜供暖設備隱藏在家具或天棚內，無裸露物體，美觀性好，與傳統熱水供暖相比，節省了管道和散熱器的空間；且采用電熱膜供暖時，每個房間都設有溫控器，可實現不同房間的單獨控制。盡管電熱膜供暖有許多優點，但也有不足之處，其一次成本較高，且維修復雜，需由專業人員完成。

3)蓄熱式電供暖。蓄熱式電供暖是利用夜間谷電蓄熱，從而滿足白天用熱需求的供熱方式。蓄熱式電供暖能有效降低農戶的供熱費用，但在實際應用中發現，當室外溫度較低、房間面積較大時，容易出現供熱量不足的情況。

1.4 空氣源熱泵供暖

空氣源熱泵是以室外空氣為低位熱源，利用高位電能作為驅動力，將低位熱源熱量轉移至室內并加以利用的設備。空氣源熱泵既可以冬季供暖又可以夏季制冷，綜合性能好；但其缺點是投資費用較高，能耗大，且冬季設備性能受室外溫度影響，室外溫度越低，舒適性越差。

為解決熱泵受室外溫度影響的問題，近幾年專門研究了可用于北方農村供暖，能夠在-20 ℃溫度下啟動的低溫雙級壓縮熱泵系統和準二級壓縮系統，具有排氣溫度低、壓比小，運行效率高等特點。

2 唐山農村地區不同供暖形式室內溫度分析

根據實地考察得知，當前，唐山農村地區冬季采用的取暖形式主要有燃煤土暖氣供暖、燃氣壁掛爐供暖、電熱水鍋爐供暖及電熱膜+蓄熱式電供暖四種，其中電熱膜+蓄熱式電供暖用戶，晚上主要用電熱膜供暖，白天則利用蓄熱式電供暖。

2.1 測試狀況簡介

2.1.1測試對象

本次測試選取唐山市農村地區12戶普通農宅作為研究對象，建立供暖監測系統。其中，采用燃煤供暖、燃氣壁掛爐供暖、電熱水鍋爐供暖及電熱膜+蓄熱式電供暖形式的分別為三戶。

2.1.2測試內容及儀器設備

本次測試參數主要為室內外溫度，室內溫度由溫濕度自記儀記錄，測試點主要布置在距地面高度0.8 m～1.6 m且距離墻壁和熱源大于0.5 m處，室外溫度由小型氣象站測得。

室內外溫度檢測數據記錄時間間隔為15 min，檢測天數為7 d，測試時間為2019年1月21日～2019年1月27日。

2.2 測試結果

2.2.1室外溫度

室外溫度測試結果見圖1，從圖1中可以發現，測試期間農村室外溫度在-8.5 ℃～12 ℃之間，每日凌晨5:00～6:00，室外溫度達到最低值，13：00～14:00，室外溫度達到最高值，且在1月25日～1月27日，溫度有一個明顯的下降。

2.2.2室內溫度

圖2為四種不同供暖方式下，室內溫度的測試結果，從圖2中可以看出，采用燃煤供暖及燃氣壁掛爐供暖時，室內溫度在10 ℃～17 ℃之間；而采用電供暖時，無論是電熱水鍋爐供暖還是電熱膜+蓄熱式電供暖，室內溫度均在8 ℃～15 ℃之間，從圖2中還可以看出，室內溫度也存在明顯的峰值和谷值，每日凌晨6：00～8:00，室內溫度達到最低值，14：00～15:00，室內溫度達到最高值。

2.3 測試結果分析

2.3.1相關性分析

從圖1,圖2可以發現，室內溫度受室外溫度的影響比較大，為進一步分析兩者之間的相關性及不同供暖形式的區別，采用spss 17.0進行了相關性分析，結果見表1。

表1 不同供暖形式下室內溫度與室外溫度相關性分析

從表1可以發現，燃煤供暖、燃氣壁掛爐供暖、電熱水鍋爐供暖及電熱膜+蓄熱式電供暖四種供暖形式下的室內溫度均與室外溫度有顯著的相關性，且燃氣壁掛爐供暖的相關性最大，而燃煤供暖的相關性最小。

產生以上結果的原因主要包括以下方面：

1)外墻未保溫。農村住宅的外墻多為37墻，內外抹灰，且普遍缺乏保溫做法，主要由于住宅設計施工過程中沒有專業技術人員進行指導和監督，且農戶本身建筑節能意識淡薄，沒有發現其重要性和必要性；同時經濟條件的限制也是主要影響因素。

2)設備供熱不足。各農戶配備的設備供熱能力有限，當室外溫度較低時，供熱量與需熱量未完全匹配。

3)農戶經濟能力限制。考慮到天然氣和電能的價格很高，住戶嚴格控制設備的啟停時間及供熱溫度，即使室外溫度很低，也寧愿通過其他方式增加熱舒適感。而相對來說，煤的價格農戶可以接受，這也是燃煤供熱下室內溫度與室外溫度相關性較小的原因。

2.3.2顯著性分析

為研究不同供暖形式下室內溫度之間是否存在顯著差異，現將不同供暖形式的室內溫度均值及標準差列于表2，并采用spss 17.0進行了顯著性分析，結果見表3。

表2 不同供暖形式下室內溫度均值及標準差

表3 不同供暖形式下室內溫度顯著性分析

從表3可以看出，燃煤供暖、燃氣壁掛爐供暖、電熱水鍋爐供暖及電熱膜+蓄熱式電供暖四種供暖形式的室內溫度之間均存在顯著差異，且從表2中可以發現，不同供暖形式室內溫度由高到低依次為燃煤供暖、燃氣壁掛爐供暖、電熱膜+蓄熱式電供暖、電熱水鍋爐供暖，且最高平均溫度與最低平均溫度之間差值達到2.3 ℃，究其原因，煤的價格較低而電的價格較高，居民為節約開銷會有意識的降低室內溫度從而減少能源消耗量。

3 結語

唐山農村地區無論采用何種供暖形式，其室內溫度均與室外溫度存在顯著的相關性，該結果與外圍護結構保溫性差、設備供熱能力不足及農戶經濟條件限制有很大關系。同時，不同供暖形式下的室內溫度之間均存在顯著性差異，且燃煤供暖室內溫度最高，而電熱水鍋爐供暖室內溫度最低，此結果的產生與不同供暖形式下能源造價有關。