邯鄲地區農村清潔供暖方式探討★

王侃宏 牛曉科 劉 歡 羅景輝

(河北工程大學能源與環境工程學院，河北 邯鄲 056000)

0 引言

農村居住建筑供暖的目的是使室內溫度達到正常生活的適宜溫度，我國北方農村供暖的方式主要有燃煤供暖、地源熱泵供暖、空氣源熱泵供暖、太陽能供暖、燃氣壁掛爐供暖、電加熱供暖等。隨著邯鄲地區燃煤政策的實施，該地區農村冬季供暖方式需要改變。

1 農村清潔能源供暖技術分析

通過國內研究文獻[1,2]分析，國內寒冷地區農村清潔供暖使用的清潔能源主要有風能、太陽能、地熱能、空氣熱能和低污染的或利用清潔能源技術處理過的化石能源(如天然氣、潔凈煤等)。

1.1 風能供暖

風能供暖是利用風能發電，再利用電能驅動熱泵或電加熱設備達到供暖的目的。由于風能的不穩定性，需要其他穩定能源輔助供暖。風能的利用初投資大，需額外占地建設，不適合邯鄲地區現階段供暖用能。

1.2 太陽能供暖

太陽能供暖的方式比較多，主要有太陽能熱水供暖、太陽能光伏發電供暖、太陽能空氣集熱器供暖及太陽能與其他熱源聯合供暖等。太陽能資源不穩定，需要其他穩定能源輔助供暖。研究表明[3]邯鄲地區供暖季每月水平單位面積太陽輻射總量為大于190 MJ，太陽能資源豐富，且農村屋頂適合太陽能設備安裝，可適當采用太陽能輔助供暖。由于農村缺乏專業維護人員，為減少故障率，多采用無水太陽能供暖方式，因采用液體介質供暖和光伏發電供暖熱效率較低，綜合考慮宜選用真空管空氣集熱器為房間輔助供暖。

1.3 地熱能和空氣能供暖

地熱能和空氣能供暖依靠熱泵以地下土壤或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。這兩種熱源穩定且使用熱泵較節能。地熱能資源利用初投資高，不適合分散供暖；邯鄲地區供暖季空氣能資源豐富且容易利用，可采用空氣源熱泵為該地區供暖。

1.4 天然氣供暖

天然氣供暖主要是利用燃氣壁掛爐供暖系統來達到供暖的目的，該系統主要由燃氣壁掛爐、管道、水泵、供暖末端裝置構成，工作時燃氣壁掛爐中燃氣燃燒加熱爐中的循環水，可以同時滿足用戶供暖、熱水需求，同時換熱過程中產生的冷凝水可吸收燃氣煙氣中的大部分有害物質，如NO,NO2等氣體，實現清潔供暖。邯鄲地區一般距縣城、市區較近的村鎮經濟條件較好，燃氣管道敷設較完善，該區域可以使用燃氣供暖；距縣城、市區較遠村鎮經濟條件較差，燃氣管道敷設不完善，不適用燃氣供暖。

1.5 清潔煤燃煤供暖

清潔煤是利用潔凈煤技術處理的燃煤，燃燒過程減少了燃煤污染和提高了燃煤效率。在農村采用清潔型煤與型煤專用爐具，為大熱網難以覆蓋、不具備采用新能源供暖條件、經濟承受能力有限的邊遠鄉村地區供暖。

2 邯鄲地區農村供暖能源適用性分析

邯鄲地區根據建筑氣候分區為寒冷地區，居住建筑室內需供暖，因農村地區住戶較分散，不宜采用集中供暖。通過分析，邯鄲地區一般距縣城、市區較近的村鎮供暖可采用的方式有燃氣供暖、空氣源熱泵供暖及太陽能輔助供暖；一般距縣城、市區較遠的村鎮供暖可采用的方式有空氣源熱泵供暖、潔凈煤供暖及太陽能輔助供暖。

3 供暖方式經濟性分析

邯鄲地區農村供暖適宜的新能源穩定供暖方式有燃氣供暖和空氣源熱泵供暖，通過對比分析這兩種供暖方式經濟效益，選擇最優供暖方式。

因邯鄲農村地區房屋保溫效果較差，以某100 m2農村住宅為例，該住宅供暖季平均熱負荷為55 W/m2，假設采用相同的供暖末端，該末端價值、水費不計算在內。由市場調研知，燃氣壁掛爐供暖初投資平均約為5 500 元，設備費用為55 元/m2，運行費用主要由電費、燃氣費、維修費構成，每年單位面積用電量為1.8 kWh，每年單位面積用燃氣量約為18.85 m3，維修費用為2.5 元/m2，運行費用每年約為44.91 元/m2。空氣源熱泵供暖初投資平均約為75 元/m2，取平均cop值，即令cop為2.7，計算得出每年單位面積耗電量約為58.67 kWh，電費約為30.51 元，維修費為3.59 元/m2，運行費用每年約為34.1 元/m2。

費用年值計算公式:

費用年值與各設備的使用年限有關，燃氣壁掛爐供暖設備的使用壽命一般為15年，空氣源熱泵供暖設備的使用壽命一般為25年[2]。回收系數i統一取10%。

表1 兩種供暖方式經濟性比較

由表1知，燃氣壁掛爐供暖比空氣源熱泵供暖初投資低，但空氣源熱泵供暖系統使用壽命較長，且運行費用和費用年值低于燃氣壁掛爐供暖系統，空氣源熱泵更加節約費用。

4 結語

邯鄲地區經濟條件較好村鎮宜采用空氣源熱泵供暖，該供暖方式比燃氣供暖更加節約費用；經濟承受能力有限的邊遠鄉村地區供暖宜采用潔凈煤供暖，適當采用真空管空氣集熱器輔助供暖。