王侃宏 牛曉科 劉 歡 羅景輝

(河北工程大學能源與環(huán)境工程學院，河北 邯鄲 056000)

0 引言

農(nóng)村居住建筑供暖的目的是使室內(nèi)溫度達到正常生活的適宜溫度，我國北方農(nóng)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(qū)燃煤政策的實施，該地區(qū)農(nóng)村冬季供暖方式需要改變。

1 農(nóng)村清潔能源供暖技術(shù)分析

通過國內(nèi)研究文獻[1,2]分析，國內(nèi)寒冷地區(qū)農(nóng)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(shù)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(fā)電，再利用電能驅(qū)動熱泵或電加熱設備達到供暖的目的。由于風能的不穩(wěn)定性，需要其他穩(wěn)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(qū)現(xiàn)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(fā)電供暖、太陽能空氣集熱器供暖及太陽能與其他熱源聯(lián)合供暖等。太陽能資源不穩(wěn)定，需要其他穩(wěn)定能源輔助供暖。研究表明[3]邯鄲地區(qū)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(nóng)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(nóng)村缺乏專業(yè)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(zhì)供暖和光伏發(fā)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(qū)動力，將低位熱源熱量轉(zhuǎn)移至室內(nèi)并加以利用。這兩種熱源穩(wěn)定且使用熱泵較節(jié)能。地熱能資源利用初投資高，不適合分散供暖；邯鄲地區(qū)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(qū)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(tǒng)來達到供暖的目的，該系統(tǒng)主要由燃氣壁掛爐、管道、水泵、供暖末端裝置構(gòu)成，工作時燃氣壁掛爐中燃氣燃燒加熱爐中的循環(huán)水，可以同時滿足用戶供暖、熱水需求，同時換熱過程中產(chǎn)生的冷凝水可吸收燃氣煙氣中的大部分有害物質(zhì)，如NO,NO2等氣體，實現(xiàn)清潔供暖。邯鄲地區(qū)一般距縣城、市區(qū)較近的村鎮(zhèn)經(jīng)濟條件較好，燃氣管道敷設較完善，該區(qū)域可以使用燃氣供暖；距縣城、市區(qū)較遠村鎮(zhèn)經(jīng)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(shù)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(nóng)村采用清潔型煤與型煤專用爐具，為大熱網(wǎng)難以覆蓋、不具備采用新能源供暖條件、經(jīng)濟承受能力有限的邊遠鄉(xiāng)村地區(qū)供暖。

2 邯鄲地區(qū)農(nóng)村供暖能源適用性分析

邯鄲地區(qū)根據(jù)建筑氣候分區(qū)為寒冷地區(qū)，居住建筑室內(nèi)需供暖，因農(nóng)村地區(qū)住戶較分散，不宜采用集中供暖。通過分析，邯鄲地區(qū)一般距縣城、市區(qū)較近的村鎮(zhèn)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(qū)較遠的村鎮(zhèn)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(jīng)濟性分析

邯鄲地區(qū)農(nóng)村供暖適宜的新能源穩(wěn)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(jīng)濟效益，選擇最優(yōu)供暖方式。

因邯鄲農(nóng)村地區(qū)房屋保溫效果較差，以某100 m2農(nóng)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(nèi)。由市場調(diào)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(gòu)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?？諝庠礋岜霉┡跬顿Y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]?；厥障禂?shù)i統(tǒng)一取10%。

表1 兩種供暖方式經(jīng)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(tǒng)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(tǒng)，空氣源熱泵更加節(jié)約費用。

4 結(jié)語

邯鄲地區(qū)經(jīng)濟條件較好村鎮(zhèn)宜采用空氣源熱泵供暖，該供暖方式比燃氣供暖更加節(jié)約費用；經(jīng)濟承受能力有限的邊遠鄉(xiāng)村地區(qū)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。