摘" 要：中原農(nóng)村地區(qū)采暖方式多種多樣，但清潔采暖比例較低，大氣污染嚴(yán)重，故迫切需要推進(jìn)中原地區(qū)農(nóng)村冬季清潔取暖。根據(jù)實地調(diào)研走訪，選取中原地區(qū)具有代表性的4處典型農(nóng)村住宅建筑，從初投資和運行費用2方面分析不同采暖方式的經(jīng)濟性，從污染物排放和能源消耗2方面分析清潔采暖帶來的環(huán)境效益，綜合考量清潔采暖在中原地區(qū)的經(jīng)濟實用性，便于住戶根據(jù)實際條件，因地制宜地選擇經(jīng)濟可行的清潔采暖方式，為推廣清潔采暖方式在農(nóng)村地區(qū)的應(yīng)用做理論支撐。

關(guān)鍵詞：采暖；初投資；運行費用；經(jīng)濟性；環(huán)境效益

中圖分類號：TU832" " " "文獻(xiàn)標(biāo)志碼：A" " " " " 文章編號：2095-2945（2023）14-0090-04

Abstract： There are various heating methods in rural areas of Central Plains， but the proportion of clean heating is low， and the air pollution is serious. Therefore， it is urgent to promote the clean heating in rural areas of Central Plains in winter. Based on field investigation and visits， four typical rural residential buildings in the Central Plains are selected to analyze the economy of different heating methods from the aspects of initial investment and operating costs， and the environmental benefits brought by clean heating from the aspects of pollutant emission and energy consumption. The economic practicability of clean heating in the Central Plains is comprehensively considered， so as to facilitate the residents according to actual conditions. The economical and feasible clean heating method is selected according to local conditions to make theoretical support for promoting the application of clean heating method in rural areas.

Keywords： heating; initial investment; operating cost; economy; environmental benefit

為了提高北方農(nóng)村地區(qū)冬季取暖的清潔化水平，貫徹落實國家節(jié)能減排發(fā)展戰(zhàn)略，減少污染物的排放，改善室內(nèi)外空氣質(zhì)量，中央財經(jīng)領(lǐng)導(dǎo)小組第十四次會議上指出，推進(jìn)北方地區(qū)冬季清潔取暖，推進(jìn)清潔取暖在農(nóng)村地區(qū)的清潔化發(fā)展[1-2]。

國內(nèi)外專家學(xué)者對比分析了常用的清潔采暖方式，適合中原農(nóng)村地區(qū)采用的清潔采暖技術(shù)有清潔煤、空氣源熱泵、熱泵熱風(fēng)機、燃?xì)獗趻鞝t、電采暖，從其優(yōu)缺點、適用情況、初始投資和運行費用及對環(huán)境造成的影響等方面，探討采暖方式的經(jīng)濟可行性和低碳節(jié)能效果，便于不同地區(qū)住戶的選擇[3-8]。

1" 典型農(nóng)宅概況

根據(jù)實地調(diào)研走訪，選取能夠代表豫北、豫南、豫東、豫西地區(qū)現(xiàn)有農(nóng)村住宅的典型建筑，作為不同清潔采暖方式經(jīng)濟性分析的研究對象。4處農(nóng)宅的位置分別為濮陽南樂梁村、南陽社旗、洛陽欒川陳家門村、商丘虞城王莊（后續(xù)簡稱為住宅一、二、三、四）。住宅實景如圖1所示。2" 不同采暖方式的經(jīng)濟性分析

2.1" 初投資和設(shè)備折舊費

供暖設(shè)備的初投資主要是考慮能源轉(zhuǎn)換設(shè)備的費用，暫時不把電網(wǎng)、燃?xì)夤芫W(wǎng)以及用戶末端設(shè)備等輔助設(shè)施的改造投資考慮在內(nèi)。供暖設(shè)備的選擇跟室內(nèi)的采暖負(fù)荷緊密相關(guān)，且其價格受市場因素的密切影響。

在選擇供暖設(shè)備時不僅要考慮設(shè)備的初始價格，還要考慮到設(shè)備的使用壽命，把設(shè)備的初始價格分?jǐn)偟狡浔皇褂玫臅r間段上。本文研究的是冬季采暖期，因此把設(shè)備的折舊費按照月折舊額進(jìn)行計算，由此可得采暖期折舊費的計算公式如下

Y=3.5■ ， （1）

式中：Y為采暖期設(shè)備折舊費，元/m2；Yy為采暖設(shè)備原價，元/m2；S為使用年限，年。

根據(jù)市場上種類繁多的采暖設(shè)備的型號、品牌、性能、價格及使用壽命等，選擇較為貼合實際的設(shè)備初投資和設(shè)備平均使用壽命，結(jié)合計算出的不同典型農(nóng)宅能耗指標(biāo)，把各項參數(shù)代入設(shè)備折舊費用公式，得到同采暖方式下的設(shè)備初投資、使用壽命、設(shè)備折舊費等信息，計算結(jié)果見表1。

2.2" 運行費用

不同采暖方式的運行費用主要是指采暖設(shè)備消耗能源的費用，而所消耗能源的價格按照典型農(nóng)宅所在地區(qū)現(xiàn)行的價格為準(zhǔn)。

農(nóng)村住宅采暖所用的清潔煤的價格在全省范圍內(nèi)相差不大，故無煙煤的價格取1.2元/kg，半煙煤的價格取0.8元/kg。表2為不同能源類型的熱值、價格及折標(biāo)煤系數(shù)。

本文沒有考慮電網(wǎng)及管網(wǎng)鋪設(shè)的問題，對于電費及燃?xì)赓M的計算如下。

1）根據(jù)國家電價政策及當(dāng)?shù)氐奈飪r信息，在日常生活中，居民用電執(zhí)行階梯電價見表3。

2017年，省發(fā)改委發(fā)出在全省范圍內(nèi)全面推行居民峰谷分時電價政策的通知，由于豫北地區(qū)位于京津冀大氣污染傳輸通道上，對居民冬季采暖給予了一定的政策優(yōu)惠，電代煤用戶峰段（8：00—20：00）的電價為0.44元/kWh，谷段（20：00—次日8：00）的電價為0.29元/度，在采暖期間，電費超過3 000 kWh之后的電價為0.41元/kWh。

2）根據(jù)國家、省發(fā)改委等的要求，不同省市民用天然氣價由其當(dāng)?shù)匚飪r局規(guī)定，階梯氣價見表4。

故一次能源消耗量計算公式如下

Q=■ ， （2）

Q=■ ，" （3）

Q=■ ，" （4）

Q=■ ， （5）

Q=■ ， （6）

式中：Q為一次能源消耗量，kgce；Qz為典型建筑累計采暖耗熱量，kWh；ηe-為發(fā)電廠發(fā)電效率，取為40%；ηet為電網(wǎng)傳輸效率，取為95%；ηh為電暖器電熱轉(zhuǎn)換效率，取為98%；COPzh為空氣源熱泵制熱性能系數(shù)，取為4；COPzh1為空氣源熱泵熱風(fēng)機制熱性能系數(shù)，取為2.3；ηr為燃?xì)獗趻鞝t的熱效率，取為90%。

計算出的一次能源消耗量見表5。

結(jié)合不同地區(qū)的能源價格，計算典型農(nóng)宅在不同采暖方式下的運行費用，其結(jié)果見表6。

2.3" 經(jīng)濟性分析

根據(jù)不同采暖方式的初投資和運行費用，可以算出不同采暖方式的單位面積采暖費用，結(jié)果如圖2所示。

從圖2可以看出，對于普通農(nóng)宅，單位面積采暖費用最低的是空氣源熱泵，運行費用最低，表明其經(jīng)濟性最佳。其次是熱泵熱風(fēng)機，熱效率較高。然后是燃?xì)獗趻鞝t，燃?xì)赓M用與當(dāng)?shù)厝細(xì)鈨r格緊密相關(guān)，政府應(yīng)推行燃?xì)庋a貼等政策鼓勵天然氣的應(yīng)用。清潔煤的運行費用與煤炭的質(zhì)量和煤爐的熱效率有關(guān)，清潔煤的價格經(jīng)濟低廉，而且政府也對清潔煤的投入使用給予了一定的鼓勵舉措，目前急需解決煤爐的熱效率問題。電暖器直接轉(zhuǎn)換電能為熱量，能耗較高，效率低，不適合大面積采暖，只適宜局部輔助采暖，無法滿足室內(nèi)的熱舒適要求。

3" 不同采暖方式的環(huán)境效益分析

探討采暖方式對環(huán)境的影響，主要從一次能源燃燒排放的污染物考慮，分析不同采暖方式的環(huán)境效益。

3.1" 清潔煤采暖污染物排放量

無煙煤和半煙煤燃燒產(chǎn)生的污染物排放量見表7。

3.2" 電采暖產(chǎn)生的污染物排放量

電采暖設(shè)備是較為清潔的采暖方式，二次能源的電由火電廠燃煤發(fā)電而來，燃煤產(chǎn)生的污染物排放在火電廠附近，不對居民產(chǎn)生影響。隨著科學(xué)技術(shù)的不斷發(fā)展，燃煤過程中脫硫、脫硝、除塵等工藝逐步提高，產(chǎn)生的污染物量明顯降低，由于發(fā)電效率及傳輸效率不高，發(fā)電產(chǎn)生的污染物排放量依舊很大。我國燃煤發(fā)電廠單位發(fā)電量產(chǎn)生的污染物排放量見表8。

3.3" 燃?xì)獗趻鞝t取暖產(chǎn)生的污染物

燃?xì)獗趻鞝t的燃料是天然氣，其成分主要由甲烷組成，燃燒產(chǎn)生的污染物主要為二氧化碳。正常情況下，1 m3天然氣完全燃燒時二氧化碳排放量為1 000 L÷22.4 L/mol×99%×44 g/mol=1 944.64 g。

不同采暖方式的污染物排放量見表9。

從表9中可知，不同供暖設(shè)備產(chǎn)生的污染物主要為溫室氣體CO2，從高到低依次為半煙煤、無煙煤、電暖器、燃?xì)獗趻鞝t、熱泵熱風(fēng)機和空氣源熱泵。其中節(jié)能減排效果較為顯著的有空氣源熱泵、熱泵熱風(fēng)機和燃?xì)獗趻鞝t。

4nbsp; 結(jié)論

綜合不同采暖方式的經(jīng)濟性和環(huán)境效益分析，節(jié)能減排效果最佳的是空氣源熱泵，其次是熱泵熱風(fēng)機、燃?xì)獗趻鞝t、電暖器、清潔煤，方便不同住戶根據(jù)當(dāng)?shù)啬茉促Y源、自身經(jīng)濟條件、政策扶持等因素，在條件允許范圍內(nèi)鼓勵采用清潔水平較高的采暖方式，降低污染物排放對居住環(huán)境和生態(tài)環(huán)境的影響，提高能源的利用效率，提高室內(nèi)熱舒適性，并推廣太陽能、風(fēng)力、水力等清潔能源在農(nóng)村地區(qū)的應(yīng)用。

參考文獻(xiàn)：

[1] 孫振鋒.我國北方地區(qū)冬季清潔取暖現(xiàn)狀及存在問題[J].河北農(nóng)業(yè)，2018（2）：42-44.

[2] 發(fā)改委、能源局等十部委發(fā)布《北方地區(qū)冬季清潔取暖規(guī)劃（2017—2021）》[J].資源節(jié)約與環(huán)保，2018（1）：10.

[3] TOREKOV M S R， BAHNSEN N， QVALE B R. The relative competitive positions of the alternative means for domestic heating[J].Energy，2007，32（5）：627-633.

[4] BRKI D. Natural gas heating in Serbian settlements according to urbanity parameters[J]. Facta Universitatis-series：Architecture and Civil Engineering， 2008，6（1）：139-153.

[5] 張紅霞，張博雅，周淑娟，等.北方農(nóng)村冬季采暖方式的優(yōu)缺點對比分析[J].山東農(nóng)業(yè)大學(xué)學(xué)報（自然科學(xué)版），2017，48（5）：722-725.

[6] 蘆嘉.北方供暖地區(qū)不同采暖方式發(fā)展現(xiàn)狀及經(jīng)濟性分析[J].城市建設(shè)理論研究（電子版），2019（15）：171.

[7] 石崇根.濱海寒冷地區(qū)農(nóng)村住宅冬季熱環(huán)境及供暖經(jīng)濟性研究[D].青島：青島理工大學(xué)，2021.

[8] 程翔.北方供暖地區(qū)不同采暖方式發(fā)展現(xiàn)狀及經(jīng)濟性分析[J].中國集體經(jīng)濟，2019（24）：14-17.