北方農(nóng)村最佳取暖方法
我國(guó)北方農(nóng)村基本沒(méi)有集中供暖，供暖方式主要以分散自供暖為主。我國(guó)農(nóng)村大部分地區(qū)供暖和其他生活用能方式較為原始，供暖設(shè)備缺乏統(tǒng)一標(biāo)準(zhǔn)，技術(shù)落后。
目前，北京、天津、河北、山西、山東、河南等多個(gè)北方省市，以煤改電和煤改氣作為主要技術(shù)路徑，正在積極開(kāi)展煤改清潔能源工作。空氣能、太陽(yáng)能、生物質(zhì)能、地?zé)崮芘c余熱作為常見(jiàn)的供暖用可再生能源，以其較低的運(yùn)行成本優(yōu)勢(shì)得到了越來(lái)越多的重視。
現(xiàn)在農(nóng)村采用于取暖的能源，主要有燃?xì)狻㈦娏Α⒌責(zé)崮堋⑸镔|(zhì)能、空氣能、太陽(yáng)能等。
一、燃?xì)?/p>
燃?xì)馔艿焦芫W(wǎng)限制，只有部分城郊農(nóng)村可以應(yīng)用。在農(nóng)村地區(qū)敷設(shè)燃?xì)夤芫W(wǎng)受到成本和安全性限制，往往采用液化氣或壓縮氣的方式，通過(guò)罐裝或在村莊設(shè)置小型供氣站的供能。山西、內(nèi)蒙等地區(qū)煤層氣豐富，正在嘗試將煤層氣提純或與天然氣摻混后作為清潔供暖主要能源加以應(yīng)用。燃?xì)夤┡饕ㄟ^(guò)燃?xì)忮仩t集中供暖、燃?xì)獗趻鞝t+散熱器或地面輻射裝置供暖，分布式燃?xì)鉄犭娐?lián)產(chǎn)等多種方式實(shí)現(xiàn)。燃?xì)夤┡夹g(shù)傳統(tǒng)成熟，產(chǎn)業(yè)支撐和市場(chǎng)化能力較強(qiáng)，用戶接受程度高，在城市煤改清潔能源工程中應(yīng)用最為廣泛，但其應(yīng)用受到供氣管網(wǎng)和氣源可靠性影響，越來(lái)越嚴(yán)格的低碳排放要求也對(duì)其在農(nóng)村地區(qū)的應(yīng)用前景蒙上了陰影。
二、電力
電力用于供暖也受到電網(wǎng)容量限制，尤其在電網(wǎng)比較薄弱的農(nóng)村地區(qū)，要實(shí)施煤改電項(xiàng)目往往都需要進(jìn)行電網(wǎng)的升級(jí)改造。部分企業(yè)提出將農(nóng)村光伏扶貧項(xiàng)目發(fā)出的電用來(lái)供暖，但是由于發(fā)電量較小，成本太高，能效較低等原因是不適合的。
電力供暖分為電直熱和電蓄熱兩種方式。常見(jiàn)的電直熱方式有直熱式電暖器、發(fā)熱電纜、電熱膜、碳晶、熱軌、碳纖維等，以戶式系統(tǒng)為主。電直熱升溫快，控制方便，施工簡(jiǎn)單，但是運(yùn)行費(fèi)用最高，一般不建議采用，在部分局部或間歇供暖的場(chǎng)合可以有選擇地加以應(yīng)用。
電蓄熱是指帶蓄熱裝置的電供暖系統(tǒng)，常見(jiàn)的電蓄熱方式有蓄熱電暖器、蓄熱電鍋爐、電鍋爐+水蓄熱、電鍋爐+相變蓄熱等，既可以用于戶式系統(tǒng)，也可用于集中供暖，其中蓄熱電暖器是目前煤改電推廣的主要設(shè)備之一。電蓄熱系統(tǒng)利用夜間谷電將全天耗熱量生產(chǎn)出來(lái)，可充分利用峰谷電價(jià)，有效降低運(yùn)行費(fèi)用；但系統(tǒng)對(duì)電力增容的要求更高，一般為電直熱系統(tǒng)的2-3倍，系統(tǒng)初投資較高，必須要有優(yōu)惠的峰谷電價(jià)加以匹配才能實(shí)施，還需要有良好的放熱控制措施才能達(dá)到理想效果。
三、地?zé)崮?/p>
地?zé)崮芄┡梢苑譃橹懈邷氐責(zé)嶂苯庸┡蜏\層地源熱泵供暖兩種方式。
中高溫地?zé)嶂苯庸┡苯永玫責(zé)豳Y源供暖，僅需輸配系統(tǒng)能耗，系統(tǒng)能效高；但其應(yīng)用范圍和規(guī)模受地?zé)豳Y源限制，采用地?zé)峋删杀据^高，采用取水換熱方式回灌有一定難度，存在地?zé)崽锉晃廴镜娘L(fēng)險(xiǎn)；采用地下直接換熱方式對(duì)管材承壓要求高，換熱效率低，換熱面積大，初投資昂貴。
淺層地源熱泵供暖與空氣源熱泵類似，都具有能效高，一份電力可產(chǎn)生多份熱量，對(duì)電網(wǎng)增容要求不高的特點(diǎn)，由于淺層地源熱泵以淺層地?zé)崮茏鳛闊嵩矗湫阅茌^穩(wěn)定，受環(huán)境溫度變化影響小。淺層地源熱泵供暖系統(tǒng)一般可分為地下水、地表水和地埋管地源熱泵三種形式，其中地下水地源熱泵受水資源保護(hù)約束，很難取得許可；地表水在冬季溫度較低，易于解凍，較少使用；地埋管地源熱泵系統(tǒng)投資一般較高，在單純供暖時(shí)需要注意地下土壤的熱平衡問(wèn)題和地埋管的打孔場(chǎng)地問(wèn)題。
四、生物質(zhì)能
生物質(zhì)直接燃燒取暖的方式已逐漸被淘汰，有希望得到大量推廣應(yīng)用的是生物質(zhì)固體成型燃料高效燃燒供暖、沼氣燃燒供暖和村鎮(zhèn)微型生物質(zhì)熱電聯(lián)產(chǎn)供暖。生物質(zhì)固體成型燃料高效燃燒供暖技術(shù)相燃燒供暖對(duì)簡(jiǎn)單，能夠?qū)崿F(xiàn)分散資源的分散利用，易于市場(chǎng)化和產(chǎn)業(yè)化，但生物質(zhì)原材料收儲(chǔ)運(yùn)相對(duì)困難，固體燃料容易被摻假，混入垃圾煤炭等非環(huán)保材料，在某些區(qū)域受到環(huán)保部門抵制。此外，生物質(zhì)固體燃料熱值相對(duì)較低，價(jià)格較高，對(duì)后期供暖費(fèi)用也會(huì)產(chǎn)生負(fù)面影響。
五、空氣能
空氣能供暖系統(tǒng)是目前煤改電項(xiàng)目中應(yīng)用最廣的技術(shù)，也是目前北方農(nóng)村取暖比較好的方式，它利用逆卡諾循環(huán)原理，通過(guò)輸入電力從低品位的空氣中提取熱能，輸送給供暖裝置使用。空氣源熱泵可分為熱風(fēng)型和熱水型。熱風(fēng)型熱泵一般分室設(shè)置，室內(nèi)機(jī)直接置于房間內(nèi)，控制靈活方便，利于主動(dòng)節(jié)能，沒(méi)有防凍需求；熱水型熱泵一般和常規(guī)熱水供暖系統(tǒng)配套，一戶一系統(tǒng)，末端散熱方式與原土暖氣相同，農(nóng)戶易于接受，長(zhǎng)期不住室內(nèi)系統(tǒng)有防凍要求。目前以北京為代表的煤改電項(xiàng)目中熱水型熱泵占了絕大多數(shù)。
與電直接轉(zhuǎn)化為熱相比，空氣源熱泵能效高，一份電力可產(chǎn)生多份熱量，對(duì)電網(wǎng)增容要求相對(duì)要低很多，在既有農(nóng)村建筑中更易于實(shí)施。但是，空氣源熱泵也存在低溫環(huán)境下結(jié)霜等問(wèn)題需要解決，但是選用熱泵專業(yè)品牌，在很大程度上可以減少這個(gè)疑慮。
六、太陽(yáng)能
太陽(yáng)能熱利用在我國(guó)具有悠久的歷史和很好的應(yīng)用研究基礎(chǔ)，太陽(yáng)能供暖作為太陽(yáng)能熱利用領(lǐng)域中的一個(gè)重要方向，一直受到眾多的關(guān)注。太陽(yáng)能供暖可以分為被動(dòng)式供暖和主動(dòng)式供暖兩種，根據(jù)熱媒不同主動(dòng)式供暖又可分為太陽(yáng)能熱水供暖和太陽(yáng)能空氣供暖兩種類型。實(shí)施太陽(yáng)能供暖一般需要建筑滿足節(jié)能設(shè)計(jì)標(biāo)準(zhǔn)，最好主被動(dòng)系統(tǒng)結(jié)合使用。
太陽(yáng)能被動(dòng)式供暖最典型的應(yīng)用就是被動(dòng)太陽(yáng)房，從上個(gè)世紀(jì)八十年代開(kāi)始就在北方地區(qū)得到了大量應(yīng)用，有效地改善了廣大北方農(nóng)村室內(nèi)熱環(huán)境。被動(dòng)太陽(yáng)房增投資不高，效果明顯，但主要起改善作用，要確保室內(nèi)舒適需要與其他輔助能源和主動(dòng)系統(tǒng)配合使用。此外，被動(dòng)太陽(yáng)房還需對(duì)集熱、蓄熱、熱分配和防過(guò)熱進(jìn)行綜合設(shè)計(jì)，在保障供暖季舒適的同時(shí)避免非供暖季過(guò)熱問(wèn)題。
太陽(yáng)能熱水供暖系統(tǒng)是在太陽(yáng)能生活熱水系統(tǒng)基礎(chǔ)上發(fā)展起來(lái)的，集熱技術(shù)成熟，產(chǎn)業(yè)和市場(chǎng)支撐較好，可分戶或幾種實(shí)施，也可與季節(jié)蓄熱結(jié)合區(qū)域供暖。但是由于集熱器暴露在室外，需要考慮防凍措施，在非供暖季系統(tǒng)閑置時(shí)還需要考慮防過(guò)熱措施。在嚴(yán)寒或單純供暖導(dǎo)致地下土壤過(guò)冷的項(xiàng)目中，也可與地埋管熱泵系統(tǒng)復(fù)合應(yīng)用，利用太陽(yáng)能在非供暖季為地下補(bǔ)熱，實(shí)現(xiàn)太陽(yáng)能全年度的綜合應(yīng)用。
總的來(lái)說(shuō)，農(nóng)村取暖的方式很多，可以利用的清潔能源也很多，但就目前取暖趨勢(shì)而言，空氣能更符合社會(huì)發(fā)展和人民對(duì)生活質(zhì)量提高的需求。
