摘" 要：根據(jù)實(shí)地調(diào)研走訪得知，當(dāng)前中原農(nóng)村地區(qū)采暖現(xiàn)狀不容樂觀，仍存在著冬季采暖能耗高、污染嚴(yán)重、室內(nèi)熱舒適性較差、建筑保溫隔熱性能差和清潔采暖水平較低等問題。為解決冬季采暖效果差、提高室內(nèi)熱舒適水平等一系列難題，迫切需要推進(jìn)清潔采暖在中原農(nóng)村地區(qū)的清潔化水平，選取適宜的清潔采暖方式，從其技術(shù)可行性、能源利用效率、能源適應(yīng)性、能源合理性、安全性及對熱環(huán)境的改善等方面，綜合分析不同清潔采暖方式的優(yōu)缺點(diǎn)和適用情況，便于中原農(nóng)村地區(qū)根據(jù)自身?xiàng)l件和當(dāng)?shù)啬茉促Y源選擇和推廣。

關(guān)鍵詞：采暖現(xiàn)狀；熱舒適；農(nóng)村地區(qū)；采暖方式；清潔采暖

中圖分類號：TU832 文獻(xiàn)標(biāo)志碼：A 文章編號：2095-2945（2023）15-0181-04

Abstract： According to the on-the-spot investigation， the current heating situation in the rural areas of the Central Plains is not optimistic， and there are still some problems， such as high energy consumption， serious pollution， poor indoor thermal comfort， poor thermal insulation performance of buildings， low level of clean heating and so on. In order to solve difficult problems such as heating effect in winter and improving indoor thermal comfort， there is an urgent need to promote the clean level of clean heating in rural areas of the Central Plains and select suitable clean heating methods. The advantages， disadvantages and application of different clean heating methods are comprehensively analyzed from the aspects of technical feasibility， energy utilization efficiency， energy adaptability， energy rationality， safety， improvement of thermal environment and so on. It is convenient for the rural areas of the Central Plains to select and popularize according to their own conditions and local energy resources.

Keywords： heating status; thermal comfort; rural areas; heating mode; clean heating

北方農(nóng)村地區(qū)采暖方式多種多樣，仍存在著能源利用不充分、熱效率低、熱舒適性差和污染嚴(yán)重等問題[1-3]。農(nóng)村地區(qū)清潔采暖比例低、大氣污染嚴(yán)重，迫切需要推進(jìn)清潔取暖，減少大氣污染物的排放，改善室內(nèi)外空氣質(zhì)量[4-5]。

經(jīng)查閱相關(guān)文獻(xiàn)資料總結(jié)出幾種適合中原農(nóng)村地區(qū)采用的清潔采暖方式，并多方面對比分析其特點(diǎn)和適用情況，對室內(nèi)熱環(huán)境的影響，對室內(nèi)空氣質(zhì)量的改善效果，存在的問題等情況，給出了發(fā)展農(nóng)村清潔能源供暖的建議，方便用戶根據(jù)實(shí)際條件合理地選擇清潔采暖方式[6-12]，創(chuàng)造良好的生態(tài)環(huán)境和舒適的居住條件。為其他地區(qū)農(nóng)村家庭清潔能源供暖提供了參考與發(fā)展建議。

1" 冬季采暖現(xiàn)狀

1.1" 主要采暖方式

農(nóng)村地區(qū)冬季寒冷干燥，室內(nèi)外溫度較低，九成的用戶家中配備采暖設(shè)施，且均為分散式供暖。經(jīng)調(diào)研統(tǒng)計(jì)分析，采暖方式有煤爐、土暖氣、空調(diào)、電暖器和電熱毯等，不同房間的采暖設(shè)備差異較大，且與用戶的經(jīng)濟(jì)條件、建筑結(jié)構(gòu)與布局、使用時間等因素密切相關(guān)。

經(jīng)數(shù)據(jù)統(tǒng)計(jì)分析，農(nóng)宅采暖的類型及所占的百分比如圖1所示。

通過圖1可看出，農(nóng)村地區(qū)的采暖方式逐漸趨于多樣化發(fā)展，煤爐和空調(diào)是目前使用最多的方式。傳統(tǒng)煤爐取暖的用戶高達(dá)46.05%，使用土暖氣、火炕等傳統(tǒng)采暖方式的用戶比例為26.3%、1.32%。由于條件的限制，傳統(tǒng)的簡易爐具花費(fèi)較少，但燃燒效率不高，煤炭浪費(fèi)較為嚴(yán)重，產(chǎn)生的污染氣體較多，危害人體的身體健康，而且也不能達(dá)到國家標(biāo)準(zhǔn)規(guī)范要求的室內(nèi)設(shè)計(jì)溫度。

隨著對室內(nèi)熱環(huán)境的重視，用戶開始選用安全潔凈的空調(diào)設(shè)備，其利用電能從室外空氣中獲取熱量，逐漸成為比較受歡迎的采暖方式，所占比例為68.42%。有些經(jīng)濟(jì)條件好的用戶選擇清潔、高效的燃?xì)獗趻鞝t取暖，占比為6.58%；使用電暖器、電熱毯等簡單便捷的局部取暖方式的比例分別為23.68%、40.79%，其只能提供局部的舒適溫度，消耗大量的電能轉(zhuǎn)換為低品階的熱能，能源利用效率較低。

因此應(yīng)逐步摒棄這些傳統(tǒng)、能耗高的采暖設(shè)備，根據(jù)家庭經(jīng)濟(jì)條件和用戶的使用習(xí)慣，開發(fā)推廣可再生能源的使用，選用清潔、高效的采暖技術(shù)。

1.2" 采暖負(fù)擔(dān)

冬季采暖期間，用戶的采暖費(fèi)用如圖2所示，月均200～500元，其比例為56%，即室內(nèi)溫度在滿足人們?nèi)粘Ｉ钜蟮那疤嵯?，多?shù)家庭可以承受冬季采暖負(fù)擔(dān)。但仍有部分家庭承擔(dān)不了冬季的采暖費(fèi)用，因此需要推廣經(jīng)濟(jì)高效的清潔采暖技術(shù)。

1.3" 室內(nèi)熱舒適狀況

對于室內(nèi)的熱舒適狀況，人們的主觀感受占主導(dǎo)地位，對室內(nèi)溫濕度的變化感受也較為直觀。調(diào)查分析數(shù)據(jù)如圖3所示，白天室內(nèi)的溫度適中偏涼，而夜間的溫度偏涼，室內(nèi)熱舒適狀況較差，遠(yuǎn)不能滿足正?；顒?。

2" 清潔采暖技術(shù)分析

為了減少能源的消耗，創(chuàng)造舒適的室內(nèi)熱環(huán)境，本文總結(jié)出一些適合農(nóng)村地區(qū)的清潔采暖技術(shù)：集中供熱、清潔煤、空氣源熱泵、熱泵熱風(fēng)機(jī)、煤改氣（燃?xì)獗趻鞝t和燃?xì)忮仩t）、太陽能采暖、電采暖和地源熱泵等，并從不同清潔采暖方式的技術(shù)可行性、能源適應(yīng)性、能源合理性及能源效率等方面全面深入研究，分析適宜的采暖技術(shù)。

2.1" 采暖技術(shù)

2.1.1" 集中供熱

集中供熱是利用集中供熱管網(wǎng)產(chǎn)生的高溫?zé)崴蛘羝?，通過管網(wǎng)輸送到需要供暖、生活熱水的區(qū)域的供暖方式。在城鄉(xiāng)結(jié)合部和臨近的農(nóng)村地區(qū)，可以利用城鎮(zhèn)的集中供熱管網(wǎng)延伸，或者就近的工業(yè)余熱、污水源熱泵等其他可再生能源形式的集中供熱模式，以滿足生活所需熱量。但多數(shù)農(nóng)宅均遠(yuǎn)離工業(yè)生產(chǎn)園區(qū)，不在集中供熱的管網(wǎng)延伸附近，對于大多數(shù)的普通農(nóng)宅來說，分散式的采暖方式才是常態(tài)。

2.1.2" 清潔煤

我國有豐富的煤炭資源，煤炭取暖是傳統(tǒng)的采暖方式，也是農(nóng)村冬季取暖的主要方式，因此不能忽視煤炭取暖在供暖結(jié)構(gòu)體系中的重要性；但是煤炭在燃燒中，容易排放大量的污染物，威脅住戶的身心健康。因此煤炭的清潔高效利用是當(dāng)前的重中之重。

清潔煤是相對于傳統(tǒng)的燃煤，經(jīng)脫硫、脫硝、除塵等工藝而制成，在燃燒過程中，能夠大幅度減少一氧化碳、二氧化硫、氮氧化物等污染性氣體的排放。

清潔煤與傳統(tǒng)散煤相比擁有很多優(yōu)勢，比如更易燃、起火快、熱量更高、燃燒時間相對較長、無污染和更加潔凈、高效。有一點(diǎn)需要注意的是，清潔煤的燃燒需要配備專用的燃燒爐具，方可發(fā)揮最大的效用。

農(nóng)村地區(qū)目前推廣的清潔煤有無煙煤和半煙煤2種，均可以在一定程度上減少污染物的排放，提高清潔煤的燃燒效率。

2.1.3" 燃?xì)獗趻鞝t

燃?xì)獗趻鞝t是以燃?xì)鉃橹饕剂?，為用戶提供采暖和生活熱水的設(shè)備，其末端形式有暖氣片和地暖。燃?xì)獗趻鞝t適用于農(nóng)村地區(qū)，便于分戶安裝，可以靈活調(diào)控，根據(jù)房間大小選用不同片數(shù)的暖氣片或地暖來滿足室內(nèi)的溫度要求，同時可提供生活熱水。

政府解決燃?xì)馊霊艄艿赖那捌阡佋O(shè)工作，并給予農(nóng)村用戶一定的設(shè)備采購補(bǔ)貼和燃?xì)馐褂醚a(bǔ)貼，在冬季燃?xì)夤┡^程中，采用多退少補(bǔ)的原則，保障農(nóng)村用戶冬季的采暖需要。但是燃?xì)夤┡m用于燃?xì)獬湓５牡貐^(qū)，對于農(nóng)村地區(qū)而言，其建筑往往較大，圍護(hù)結(jié)構(gòu)的保溫性能較差，需消耗大量的燃?xì)庖员ＷC室內(nèi)的舒適性，給全國的燃?xì)馐褂迷斐珊艽筘?fù)擔(dān)。

2.1.4" 空氣源熱泵

空氣源熱泵的工作原理是利用電機(jī)驅(qū)動，以室外的空氣作為冷熱源，制取冷熱風(fēng)或冷熱水的設(shè)備，末端形式有暖氣片、地暖、風(fēng)機(jī)盤管等；其安裝簡單，可靈活調(diào)控并可全年使用，適合在低溫環(huán)境下運(yùn)行，便于農(nóng)村用戶可以根據(jù)自身經(jīng)濟(jì)條件和需求選擇合適的末端形式。

2.1.5" 空氣源熱泵熱風(fēng)機(jī)

熱泵熱風(fēng)機(jī)是一種簡易型的空氣源熱泵，運(yùn)行原理與空氣源熱泵相似，也是利用壓縮機(jī)將冷媒吸收到的室外空氣中的熱量傳送到室內(nèi)，以滿足室內(nèi)的溫度需求。其設(shè)備形式一般是1臺室外機(jī)和1臺或2臺或3臺的室內(nèi)機(jī)，每一個室內(nèi)機(jī)均可以單獨(dú)控制調(diào)節(jié)，可以根據(jù)室內(nèi)的溫度和時間段的需求來控制室內(nèi)機(jī)的風(fēng)速風(fēng)量等。

熱泵熱風(fēng)機(jī)能在冬季向室內(nèi)直接提供熱風(fēng)，維持一定的室內(nèi)溫度，不需要其他的末端設(shè)備，既可減少安裝的難度，又可減少用戶的投資成本；每個室內(nèi)機(jī)都可以單獨(dú)調(diào)控、靈活使用、隨時啟停，可以滿足農(nóng)村家庭的生活使用習(xí)慣。

2.1.6" 電采暖設(shè)備

電采暖設(shè)備是指直接利用電能進(jìn)行制熱，再把熱量經(jīng)輻射、對流換熱散發(fā)到室內(nèi)的一系列設(shè)備，其形式有直熱式電暖器、蓄熱式電暖器、碳晶板和發(fā)熱電纜等。電采暖設(shè)備利用的是潔凈的電能，在使用過程中不會對環(huán)境產(chǎn)生影響，不會產(chǎn)生污染物，可以保證室內(nèi)的空氣品質(zhì)，滿足采暖清潔化的要求。

但是，電暖器是以消耗高品位的電能，轉(zhuǎn)化為低品味的熱能，能源利用效率較低，浪費(fèi)高品位能源的消耗，在室內(nèi)一般都局部升溫，且冬季使用電暖器的能耗較高。

2.1.7" 太陽能采暖

太陽能采暖是利用太陽能來獲取熱量，把熱量傳遞到室內(nèi)，進(jìn)而滿足室內(nèi)的溫度要求。太陽能采暖的形式有主動式和被動式2種，主動式太陽能采暖有太陽能輻射板、太陽能集熱器等，被動式太陽能采暖有被動式太陽房、集熱蓄熱墻式、屋頂集熱蓄熱式等。

太陽能是一種無窮無盡的清潔能源，按照目前的地球壽命而言太陽能是源源不斷的，并且在使用過程中不會產(chǎn)生任何污染，只要在太陽照射到的任何地方都可以利用。但是太陽能的利用會受到建筑特點(diǎn)和天氣變化的密切影響。

在當(dāng)前農(nóng)村地區(qū)中，太陽能熱水器和被動式太陽房應(yīng)用是較為廣泛的，其他形式不常見，但其應(yīng)用潛力巨大，可待發(fā)掘。

2.1.8" 地源熱泵

地源熱泵是利用淺層地下水或地?zé)豳Y源，通過熱交換器將熱量輸送到供熱系統(tǒng)，再送到熱用戶，是一種較為清潔環(huán)保的供暖方式，但容易受到地下水質(zhì)、水源、周圍建筑物等的影響，對地?zé)豳Y源有較高要求。另外，前期投入資金巨大，由于壓力原因回水難以回灌，且后期系統(tǒng)維修難度大，成本較高，不宜廣泛應(yīng)用。

2.2" 綜合分析

從以下幾點(diǎn)綜合分析比較上述采暖方式。

2.2.1" 技術(shù)可行性

集中供熱依于市政管網(wǎng)的延伸與鋪設(shè)，且要靠近熱源，并呈集中分布的模式；地源熱泵對地?zé)豳Y源有較高的要求；太陽能采暖易受到天氣變化的影響，且三者前期成本投入較大，難以在普通農(nóng)村地區(qū)推廣使用。

而清潔煤、燃?xì)獗趻鞝t、空氣源熱泵、空氣源熱泵熱風(fēng)機(jī)和電采暖等均可直接利用現(xiàn)有的煤炭、天然氣、電能等能源形式，且運(yùn)行成本適中，安裝簡便，可以靈活調(diào)控，操作簡單易上手，便于推廣使用。

2.2.2" 能源利用率

集中供熱利用市政管網(wǎng)的熱能，地源熱泵利用地?zé)豳Y源，太陽能采暖利用太陽能熱量，三者的熱效率較高，熱源潔凈，室內(nèi)熱舒適性也較好。

清潔煤的燃燒效率一般在10%～15%左右，煤炭利用率較低，但其價(jià)格經(jīng)濟(jì)、低廉；燃?xì)獗趻鞝t的能源利用效率在90%左右，其一部分能源用于提高水溫，通往室內(nèi)長管道的熱損失較大；空氣源熱泵和空氣源熱泵熱風(fēng)機(jī)利用電能獲取空氣中的熱量，其單次能源利用率在90%左右，能夠?qū)崿F(xiàn)能源的高效利用；電采暖設(shè)備的熱轉(zhuǎn)換率高達(dá)99%，但其能源品階降低，浪費(fèi)大量有用能。

2.2.3" 能源適應(yīng)性、能源合理性

集中供熱形式有集中熱源、工業(yè)余熱、污水源等，可積極、有效利用豐富的可再生熱源中的熱量；地源熱泵是利用地下水資源，在地?zé)豳Y源豐富的地區(qū)可以大力推廣地源熱泵的使用；太陽能采暖適合于全年日照充足、天氣變化規(guī)律且穩(wěn)定的地區(qū)，可充分利用太陽能資源進(jìn)行取暖。

清潔煤取暖以煤炭燃燒為主，在目前的能源結(jié)構(gòu)體系中，煤炭仍占主流，煤炭儲量豐富，可保證冬季采暖需求。燃?xì)獗趻鞝t取暖以天然氣為燃料，適合天然氣輸送便捷、儲量較大的地區(qū)使用，不然易引起“氣荒”現(xiàn)象?？諝庠礋岜?、空氣源熱泵熱風(fēng)機(jī)和電采暖均消耗電能，我國火力發(fā)電或水力發(fā)電技術(shù)已經(jīng)成熟，電能容量充足，可放心使用。

2.2.4" 安全性

集中供熱、地源熱泵、太陽能采暖三者利用的是安全的熱源，室內(nèi)采暖末端大多設(shè)置暖氣片或地暖形式，散熱均勻舒適，安全高效。

煤炭燃燒操作不當(dāng)易引起煤氣中毒，燃?xì)獗趻鞝t使用不當(dāng)易引起天然氣的泄漏甚至爆炸，空氣源熱泵、空氣源熱泵熱風(fēng)機(jī)和電采暖直接利用清潔、安全的電能，其安全性高于清潔煤和燃?xì)獗趻鞝t采暖。

2.2.5" 建筑空間利用

集中供熱、地源熱泵、太陽能采暖在室內(nèi)設(shè)置暖氣片或盤管末端散熱裝置，暖氣片設(shè)置在墻體一側(cè)，占用空間不大，盤管在地面之下，完全不占用建筑空間。

清潔煤取暖要在室內(nèi)放置燃燒爐具，占用一部分的室內(nèi)空間；燃?xì)獗趻鞝t通常設(shè)置在廚房，其室內(nèi)末端裝置大多是散熱片或盤管，對建筑空間影響不大；空氣源熱泵的室內(nèi)機(jī)通常在室內(nèi)一角落，僅占據(jù)一小部分的空間；空氣源熱泵熱風(fēng)機(jī)的末端一般固定在室內(nèi)一側(cè)的墻上，不會影響室內(nèi)布局；電采暖設(shè)備在室內(nèi)單獨(dú)占據(jù)一定的空間，但可靈活挪動位置，按需擺放。

2.2.6" 對熱環(huán)境的改善

集中供熱、地源熱泵、太陽能采暖和燃?xì)獗趻鞝t取暖均是以散熱片或地暖的形式向室內(nèi)空氣散發(fā)熱量，可均勻提高室內(nèi)的熱環(huán)境；而清潔煤取暖是在爐具周圍進(jìn)行局部輻射散熱；電采暖是在電暖設(shè)備周圍輻射散熱，均是局部提高溫度，只有在靠近爐具和電暖設(shè)備的附近，才能感受到熱量的輻射；空氣源熱泵和空氣源熱泵熱風(fēng)機(jī)的室內(nèi)機(jī)的送風(fēng)口均勻地向室內(nèi)輸送熱風(fēng)，會有一種“吹風(fēng)感”，可以快速高效提高室內(nèi)溫度。

3" 結(jié)束語

要改善當(dāng)前農(nóng)村地區(qū)采暖負(fù)擔(dān)大、室內(nèi)熱舒適差的現(xiàn)狀，可以考慮推廣使用清潔煤、燃?xì)獗趻鞝t、空氣源熱泵、空氣源熱泵熱風(fēng)機(jī)和電采暖等清潔采暖方式，能夠貫徹落實(shí)國家推進(jìn)北方地區(qū)冬季清潔取暖的規(guī)劃，改善室內(nèi)熱環(huán)境的舒適程度，降低冬季采暖能耗，創(chuàng)造健康舒適的環(huán)境質(zhì)量，對于建設(shè)社會主義新農(nóng)村，營造綠色文明和諧社會具有現(xiàn)實(shí)意義。

在農(nóng)村地區(qū)推廣清潔取暖，需要按照企業(yè)為主、政府推動、居民可承受的方針，按照因地制宜、多能互補(bǔ)的舉措，在能源使用上應(yīng)宜氣則氣，宜電則電，宜煤則煤，各地應(yīng)結(jié)合自身經(jīng)濟(jì)條件和資源稟賦，盡可能選用清潔能源，對建筑進(jìn)行節(jié)能優(yōu)化設(shè)計(jì)。無論是更換清潔采暖方式，還是對建筑進(jìn)行節(jié)能優(yōu)化，均可降低建筑能耗，減少污染物排放，便于清潔取暖規(guī)劃在農(nóng)村地區(qū)的推廣和應(yīng)用。

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