邯郸地区农村清洁供暖方式探讨★

2020-04-14王侃宏牛晓科罗景辉

山西建筑 2020年6期

关键词：壁挂炉邯郸源热泵

王侃宏牛晓科刘欢罗景辉

(河北工程大学能源与环境工程学院，河北邯郸 056000)

0 引言

农村居住建筑供暖的目的是使室内温度达到正常生活的适宜温度，我国北方农村供暖的方式主要有燃煤供暖、地源热泵供暖、空气源热泵供暖、太阳能供暖、燃气壁挂炉供暖、电加热供暖等。随着邯郸地区燃煤政策的实施，该地区农村冬季供暖方式需要改变。

1 农村清洁能源供暖技术分析

通过国内研究文献[1,2]分析，国内寒冷地区农村清洁供暖使用的清洁能源主要有风能、太阳能、地热能、空气热能和低污染的或利用清洁能源技术处理过的化石能源(如天然气、洁净煤等)。

1.1 风能供暖

风能供暖是利用风能发电，再利用电能驱动热泵或电加热设备达到供暖的目的。由于风能的不稳定性，需要其他稳定能源辅助供暖。风能的利用初投资大，需额外占地建设，不适合邯郸地区现阶段供暖用能。

1.2 太阳能供暖

太阳能供暖的方式比较多，主要有太阳能热水供暖、太阳能光伏发电供暖、太阳能空气集热器供暖及太阳能与其他热源联合供暖等。太阳能资源不稳定，需要其他稳定能源辅助供暖。研究表明[3]邯郸地区供暖季每月水平单位面积太阳辐射总量为大于190 MJ，太阳能资源丰富，且农村屋顶适合太阳能设备安装，可适当采用太阳能辅助供暖。由于农村缺乏专业维护人员，为减少故障率，多采用无水太阳能供暖方式，因采用液体介质供暖和光伏发电供暖热效率较低，综合考虑宜选用真空管空气集热器为房间辅助供暖。

1.3 地热能和空气能供暖

地热能和空气能供暖依靠热泵以地下土壤或室外空气为低位热源，利用高位电能作为驱动力，将低位热源热量转移至室内并加以利用。这两种热源稳定且使用热泵较节能。地热能资源利用初投资高，不适合分散供暖；邯郸地区供暖季空气能资源丰富且容易利用，可采用空气源热泵为该地区供暖。

1.4 天然气供暖

天然气供暖主要是利用燃气壁挂炉供暖系统来达到供暖的目的，该系统主要由燃气壁挂炉、管道、水泵、供暖末端装置构成，工作时燃气壁挂炉中燃气燃烧加热炉中的循环水，可以同时满足用户供暖、热水需求，同时换热过程中产生的冷凝水可吸收燃气烟气中的大部分有害物质，如NO,NO2等气体，实现清洁供暖。邯郸地区一般距县城、市区较近的村镇经济条件较好，燃气管道敷设较完善，该区域可以使用燃气供暖；距县城、市区较远村镇经济条件较差，燃气管道敷设不完善，不适用燃气供暖。

1.5 清洁煤燃煤供暖

清洁煤是利用洁净煤技术处理的燃煤，燃烧过程减少了燃煤污染和提高了燃煤效率。在农村采用清洁型煤与型煤专用炉具，为大热网难以覆盖、不具备采用新能源供暖条件、经济承受能力有限的边远乡村地区供暖。

2 邯郸地区农村供暖能源适用性分析

邯郸地区根据建筑气候分区为寒冷地区，居住建筑室内需供暖，因农村地区住户较分散，不宜采用集中供暖。通过分析，邯郸地区一般距县城、市区较近的村镇供暖可采用的方式有燃气供暖、空气源热泵供暖及太阳能辅助供暖；一般距县城、市区较远的村镇供暖可采用的方式有空气源热泵供暖、洁净煤供暖及太阳能辅助供暖。

3 供暖方式经济性分析

邯郸地区农村供暖适宜的新能源稳定供暖方式有燃气供暖和空气源热泵供暖，通过对比分析这两种供暖方式经济效益，选择最优供暖方式。

因邯郸农村地区房屋保温效果较差，以某100 m2农村住宅为例，该住宅供暖季平均热负荷为55 W/m2，假设采用相同的供暖末端，该末端价值、水费不计算在内。由市场调研知，燃气壁挂炉供暖初投资平均约为5 500 元，设备费用为55 元/m2，运行费用主要由电费、燃气费、维修费构成，每年单位面积用电量为1.8 kWh，每年单位面积用燃气量约为18.85 m3，维修费用为2.5 元/m2，运行费用每年约为44.91 元/m2。空气源热泵供暖初投资平均约为75 元/m2，取平均cop值，即令cop为2.7，计算得出每年单位面积耗电量约为58.67 kWh，电费约为30.51 元，维修费为3.59 元/m2，运行费用每年约为34.1 元/m2。

费用年值计算公式:

费用年值与各设备的使用年限有关，燃气壁挂炉供暖设备的使用寿命一般为15年，空气源热泵供暖设备的使用寿命一般为25年[2]。回收系数i统一取10%。