农村居住建筑清洁能源供暖应用现状重点Word下载.docx
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2.1太阳能+电锅炉辅助热源供暖系应用前景分析
2.2太阳能+空气源热泵辅助热源供暖系统应用前景分析
14
3、蓄能电暖器供暖系统应用前景分析
3.1系统的特点
3.2调查数据
15
3.3应用前景分析
4、电地暖（电热膜、发热电缆）供暖系统应用前景分析
16
4.1系统特点
4.2
4.3应用前景分析
5、电锅炉供暖系统应用前景分析
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5.1系统特点
5.2调查数据
5.3应用前景分析
6、燃气壁挂炉供暖系统应用前景分析
6.1系统特点
6.2调查数据
6.3应用前景分析
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四、对X农村居住建筑清洁能源代煤供暖的建议
1、应与农村居住建筑节能改造同步进行
2、对热泵等节能的清洁能源供暖方式应加大补贴和推广力度
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3、调动民间积极性，加快清洁能源供暖改造步伐
4、加快精品煤替代劣质煤供暖的进展，缓解PM2.5的污染
5、编制清洁能源供暖技术标准，做好技术培训，鼓励技术创新
6、建立农村民用建筑清洁能源采暖质量保证体系
20X农村居住建筑清洁能源供暖应用现状
调研报告X随着经济的发展和居住人口的增长，环境污染趋向严重，雾霾天气增多，十分令人担忧。
为了治理环境污染，还首都一片蓝天，X市政府提出“2013年～2017年清洁空气行动计划”。
该行动计划表明，京郊110多万农户居住建筑的冬季燃煤供暖是主要的污染来源之一。
如何减煤代煤、最终实现京郊冬季供暖无煤化是治理雾霾的重要任务之一。
为了协助政府了解京郊清洁能源代煤供暖的应用现状，为X市搞好农村供暖能源调整工作提供参考意见。
X建筑节能与环境工程协会在主管部门的支持下，组织了会员单位和行业专家，对X市农村居住建筑，2013～2014年采暖季中清洁能源代煤供暖方式的应用现状进行了入户问卷调查。
做到实名录入，可跟踪追溯。
本次调查了京郊七个区县的1137家农户，并核实采用了289户的一个采暖季的完整数据。
同时，收集了25家的清洁能源设备和散热末端产品的技术数据。
调查中涉及了六种清洁能源供暖方式，为便于不同清洁能源之间的横向比较，统一了评价尺度，并经过演算与分析，得出了相关调查结论。
在自然状态下，热量只能从温度高的地方向温度低的地方传递，而使用“热泵”，则热量可以从温度低的地方向温度高的地方输送。
究其原理与空调器一样，传热介质蒸发吸热，机械做功压缩传热介质冷凝放热。
热泵的热量按来源的不同可分为水源热泵、地源热泵和空气源热泵。
水源热泵是从地表水、地下水、污废水中提取热量；
地源热泵是土壤中提取热量；
空气源热泵则是从空气中提取热量。
在冬季，热泵从低于室内温度的室外空气中，或浅层土壤或地下水中将热量提取到室内来，这就是热泵供暖。
热量来自自然界，属可再生能源。
热泵的优点是以电力作动力，属清洁能源。
水源、地源热泵有时会受到地理环境的制约。
空气源热泵的噪声有国家规范的约束，通常不会对用户形成危害。
空气源热泵在民用建筑中使用时，安装位置灵活，占地面积小。
而且X处于我国寒冷气候带，冬季气候干冷时间多，气
候条件适合使用空气源热泵。
热工机械的效率通常以所得到的能量和投入的能量之比来衡量，称“能效比”，即“COP”值。
如电暖器，投入1个单位的电能，即使100%转成了热能，COP值也只能达到1。
而热泵，除电能转变成1倍的热能外，还可从自然界的空气或水或土壤中提取了2倍以上的热能，则COP值可达到3以上。
如X地区，冬季用空气源热泵供暖，平均COP值可大于2.8。
这就是说投入1个单位的电能可得到2.8个单位以上的热能。
这就意味着它可以比其它电采暖方式节能60%以上。
从经济角度而言，节能就是降低耗电量，减少运行费用。
它的运行费用只相当于直接用电供暖方式的40%以内。
太阳能是自然界中取之不尽、干净又廉价的能源。
太阳能供暖，通常分为主动式和被动式两种。
被动式太阳能是利用建筑物构造来吸收太阳能，如平房的暖廊，大采光的玻璃窗等。
从降低建筑物能量消耗的角度而言，应充分发挥被动式太阳能的功效，使得建筑物吸收和利用太阳能的热量达到最大化。
与此同时，也要将建筑物的热量损失减到最小化。
通常的做法是选择建筑物的合理朝向、做好建筑物的保温隔热等。
被动式太阳能的利用可有效地减少主动式太阳能设备的容量与投入。
主动式太阳能就是利用集热装置，将太阳能变换成热能，用来供暖。
集热装置通常有真空管式、板式这两种。
热量的输送载体可以是水，也可以是其他流动液体介质。
太阳能虽是无限的，但在利用它的时候却有局限性。
如在冬季最需要热量时，可太阳光最弱；
夜间最寒冷、最需要热量时，可没有阳光。
为此，要利用太阳能供暖，必须配备“辅助热源”。
在X郊区通常的辅助热源有电锅炉、生物质型煤锅炉、燃气炉和空气源热泵等。
蓄能技术是指用电设备在低谷电价时段将电能转换成热能，并存储起来。
在用电高峰时段将储存的热量释放出来，并在24小时内持续向室内供热。
这样，它既能“削峰填谷”，又可以充分享用政府的低谷电价优惠政策，达到经济运行的目的。
用户和电力部门均受益。
蓄能式
电暖器以电热管为加热元件，以蓄热砖为热媒。
它们都是体积较小的标准化部件。
它的优点是无废弃物排放，运行无噪音，安装没有复杂的过程。
X市政府从2003年起，对城六区推行冬季采暖“煤改电工程”以来，由于政府实施峰谷优惠电价政策，在经济上百姓均能承担，从而取得了良好的效果。
电地暖是把具备安全接地的电热膜、发热电缆安装在绝热板上，埋入地面蓄热层（砂浆或混凝土）内。
当系统通入电流后，可直接将电能转化为热能，并向房间供暖。
它的电热转化率可达到95%以上。
电热膜（发热电缆）还可以构成多种供暖模式。
如电热毯、电热板等。
电锅炉供暖，就是用电热元件将锅炉内的热媒（如水）加热后，向房间供暖。
它的本质就是电能转变成热能。
目前市场上销售的电锅炉有即时发热和蓄热供热两种。
电热锅炉供暖的最大不足是耗电大，通常的居住建筑需10kW左右的小型电锅炉。
根据物理学的能量守恒原理和热功当量定律，当电能转成热能的效率达100%时，它们的能效比最高为1,即COP值为1。
燃气壁挂炉，燃气壁挂炉供暖在X地区一般的方案是以天然气为能源，以水为热媒，通过地暖或散热器向房间供暖。
同时，壁挂炉可以同时都兼顾供应生活热水。
它最佳的组合是散热器。
在实际应用中如与地暖组合，它的供暖费可更低。
清洁能源供暖的散热末端最常用是散热器、低温地面辐射供暖（地暖）和风机盘管。
散热器是传统产品。
当前配合X新农村建设，与燃气壁挂炉相配套的有钢管式、钢制板
式与铝制等多种式样的散热器。
钢制板式暖气片、铝制暖气片的散热效率较佳。
它的优点是：
可配置温控阀，有利于行为节能；
安装方便。
地面辐射供暖有水系统和电系统（见前述）两种。
水系统。
以水为热媒，通过敷设在地面中的散热盘管向房间供暖。
它的最大特点是以低温差形式向室内供热和大面积的辐射散热。
通常的供暖水温可比暖气片的低15℃～20℃，即可少耗10%~15%的热量，非常适合与热泵等提供低温热水的热源相匹配。
地暖供暖方式还有利于提升农村住宅建筑节能系数（地面增加了隔热层，减少向下散热），更适合于新农村的成片新建、改建项目或农宅翻建。
以及对热舒适度有更高要求的住户。
它主要适用于大温差供热场合。
在热泵供暖系统中，多用于冷暖一体化场合。
在农村居住建筑不便于铺设地暖时，可采用侧吹风机，其能耗低于散热器。
为了合理地进行横向比较，对采暖时间（120天）、建筑面积（100m2）、费用核算时间（8年）、冬季供暖室外计算温度（-9.6℃）、室内温度（18℃）进行了统一，并对有关数据进行了修正。
建筑维护结构接近50%节能标准。
电费及燃气费按政府补贴标准进行取值。
对有效数据超过10组时，采用综合平均数。
具体分析与结果如下：
全过程（8年）费用是一个综合经济评价指标。
它既考虑一个项目的初投资，又考虑一个项目的运行费用的评价方法。
这是经济发达国家惯用的科学评价方法，应提倡。
我国过去沿用前苏联的一次初投资评价法，只管初投资高与低，却不考虑运行费用的多与少，结果造成不必要的经济损失。
本次调查中，全过程使用费包括初投资，公共设施增容费，使用年限中运行费，设备维修
费等。
其费用按使用年限8年，建筑面积100m2，采暖季按120天来核定，见表1。
表1
全过程（8年）费用表单位：
元
空气源热泵
蓄热式
电暖器
电地暖
燃气壁挂炉
太阳能+
空气源
热泵
电锅炉+
散热器
空气源热
泵地暖
燃气壁挂
炉地暖
炉散热器
68600
77400
94000
77000
70800
114000
全过程费用:
（含设备初始投资、基础设施增容费、8年运行费、）空气源热泵+地暖供暖系统最低，较高的是电锅炉+散热器供暖系统、普通型蓄热电暖器、电地暖等。
燃气壁挂炉供暖费用居中。
设备与装置的运行费用中，电价按0.488元/kw.h，峰谷电价按0.3元/kw.h，天然气按2.28元/m3计算，采暖季按按120天计算，见表2。
表2
运行费表
单位：
元/m2
16~22
23~28
45~80
40~60
≈30
13~16
＞80
运行费用：
低的是地源、空气源热泵地暖供暖系统。
高的是电锅炉、蓄热电暖器、电地暖等供暖系统。
初投资包括供热设备投资与散热末端的投资。
调查中，按已改造住户初投资的偏高值取值，见表3。
若成片大面积改造或重建，则工程价可降低20%。
表3
初投资表
250~350
150~200
130~180
120~180
350~450
注：
初投资，
设备初投资费用:
低的是电锅炉、蓄热电暖器、电地暖。
高的是太阳能辅助空气源热泵地暖，次之为空气源热泵地暖。
公共设施配套增容费属于城市的公共基础设施，包括供水、供电、燃气等城市服务性项目。
它关系到工程项目能否落实的问题。
本次调查中，增容费按已完成供暖改造工程项目的实际费用进行测算，见表4。
电力占容量是指每100m2居住建筑所需电力增容值（kw）.
表4
公共设施配套增容费与电力占容量表
采暖系统
电地暖采暖系统
热泵采暖
散热器采暖
增容费（元）/m2
电100~160
电280~330
燃气管网350
电80~130
电力容量（kw）/100㎡
4
11~12
/
3~4
基础设施增容费:
低的是空气源热泵地暖。
高的是蓄热电暖气、电地暖、电锅炉。
供热水温度是牵涉到加热的能耗问题。
热水温度越高越费能。
室温波动是评价热舒适度的一项指标，室温波动越小热舒适度越好。
调查分析数据见表5
表5供热水温度与室温波动表单位：
℃空气源热泵
散热器空气源热
热水
温度
30~40
40~45
40~50
55~65
50~65
室温
波动
＜2
＜3
＞6
调查结果是：
不同热源的地暖供暖系统为最稳定，蓄热电暖器室温波动较大。
能效比（COP）是评价设备效率的一个指标，付出越少获得越多越好。
耗电量就是具体的体现，在此，耗电量是指一个采暖季，每平方米居住建筑的耗电量，见表6
表6
耗电量与能效比（COP）表空气源热泵
COP
≥2.8
≥2.3
＜1
＞3.5
耗电量
（kW.h/m2）
37~55125~180
100~150
33~40
>
150
能效比:
（COP）值是评价设备节能效率的重要指标，太阳能辅助空气源热泵地暖供暖系统为最高，其次是空气源热泵地暖供暖系统，较低的是电直接供暖方式。
（1）、从发展的趋势来看，空气源热泵供暖节能性好，全过程费用最低,方便分散安装。
将是X市农村居住建筑供暖的一个重要发展方式。
（2）、天然气壁挂炉可同时解决供暖及生活热水需求。
随着X新农村炊事燃气管网全新规划的实施，在有条件的地方，可规划出部分区域增加燃气供给量，供居民供暖使用。
这是一种重要的代煤供暖方式。
（3）、蓄热电暖器、电地采暖等有削峰填谷作用，安装费用较低老百姓易接受。
蓄热电暖器使用方便，农户可根据自己的生活习惯调节室内温度，有利于行为节能。
是目前农村煤改电最简单的一种方式。
（4）、太阳能供暖方式虽然最节能，但因气候条件和技术条件限制，在X市新农村居住建筑供暖的实际应用中，太阳能只能起到辅助作用。
太阳能+热泵，太阳能+燃气等复合热源，太阳能+蓄能装置等供暖技术将会逐步得到推广应用。
总之X郊区地域广大，从平原到山区地理环境不同；
电力和燃气的基础设施情况不同；
老百姓的经济状况不同。
应该因地制宜的选择最适合的清洁能源供暖方式取代燃煤供暖。
1、
空气源热泵供暖系统应用前景分析
空气源热泵供暖系统可分为热泵地暖系统与热泵散热器系统。
热泵地暖系统，由于地暖的热惰性高，它的室内温度较稳定（温差2℃），热舒适度较高。
热泵散热器系统，散热器配置数量需依据热泵参数，调整负荷进行计算确定。
由于它可以充分利用峰谷电价的优惠政策，通过控制机组的工作时间，其室内的热舒适度也是比较好。
热泵的室外机有一定的噪音。
热泵机组需要维护、热泵寿命周期有待提高。
A、初投资
空气源热泵供暖系统初投资为250～350元／m2。
B、运行费热泵地暖系统，供热水温在30℃～40℃，温差5℃。
在X建筑维护结构接近50%节能标准的住宅，这个系统的冬季供暖平均能效比（COP）可以稳定在2.8以上；
冬季室外虽然寒冷，平均能效比（COP）低于白天，由于夜间可使用峰谷优惠电价，其用户的实际供暖费用还是便宜，本次调查结果：
它运行费是集中供热的50%～75%，即15～22元／m2。
热泵散热器系统，供热水温为40℃～45℃，温差5℃。
在X，冬季供暖的平均能效比（COP）可以稳定在2.3以上。
它虽然比热泵地暖系统要低，但通过增加散热器组数，选择散热效率高的暖气片。
室内的热舒适度也是可以的。
本次调查结果：
它的运行费约为23～28元／
m2
1.3.1空气源热泵供暖方式将是X市农村居住建筑的主要供暖方式
电属于清洁能源、高品位能源，是我国目前保障度最好的能源。
空气源热泵供暖技术的采用可大幅地降低了供暖的耗电量，大幅地提升了供热效率，大量地利用了可再生能源，是世界公认的供暖节能技术之一（欧盟在2008年12月正式确认空气源热泵为可再生泵源）。
随着低温空气源热泵产品性能的不断提高，价格的日趋降低。
从长远看，空气源热泵供暖方式将是X市农村居住建筑供暖的主要发展方式之一。
1.3.2整村集体供暖改造，供电需增容
空气源热泵供暖技术，若被用于整村居住建筑供暖改造时，则需要对村庄的原有供电变压器进行增容。
它的增容改造成本是直接式电暖器供暖方式的50%左右，即120～160元／m2。
若每户居住面积按100
m2计算，则每户所需电容量为4kW，即可满足需要；
而各种直接电采暖每户需要电容量为12kw。
地暖有利于提升建筑节能系数（减少地面向下散热）非常适合当前X新农村整体改造的需求。
1.3.3
空气源热泵散热器供暖系统更方便农村既有居住建筑的采暖改造
X地区农村的既有居住建筑供暖改造中，若采用地暖时，需要搬空室内家具，埋设地暖管道，重新铺设地面，通常需要2周时间。
这对农户，特别是“空巢型”老人家庭是有难处的。
相比之下，热泵散热器或者风机系统就更有现实价值。
太阳能，在X地区有丰富的资源，X又属干旱少雨的地区，是太阳能利用的最佳地区。
但太阳能有非常强的时间性，白天阳光强晚上无阳光。
它与采暖的时间性正好相反，白天需求低晚间需求大。
它不能完全满足供暖热量的需求。
太阳能用于供暖必须匹配辅助热源。
通常的太阳能+辅助热源供暖系统可分为太阳能+电锅炉辅助热源采供暖和太阳能+空气源热泵热源供暖两种。
近几年在平谷、房山等地都有用太阳能+电/煤锅炉组合地暖供暖系统应用项目。
在调查发
现中，电锅炉+太阳能作为供暖热源时，用户反映耗电大，电费高，而且室温低，不能满足供暖的基本要求。
调查数据表明：
100m2的节能建筑，太阳能+燃煤做供暖热源时，一个采暖季需要2800元以上的煤炭费用。
用太阳能+电锅炉做供暖热源时，一个采暖季的费用会超过6000元。
老百姓普遍反映用不起。
针对上述情况，太阳能设备生产企业已开始研发、推广太阳能+空气源热泵/燃气等复合热源供暖技术，并取得较好效果。
2.2太阳能+空气源热泵辅助热源及太阳能+供暖系统应用前景分析
2.2.1调查数据
在已完成的新农村改造示范项目中，采用太阳能加低温空气源热泵地暖供暖系统后，当太阳能集热器面积配比在1：
7～1：
11之间情况下，冬季室温保持在18℃左右时，一个采暖季的综合运行费用为13元/m2。
当用户要求室内温度保持在22℃左右时，只需将太阳能集热器面积配比加大到1：
12以上，空气源热泵选用直流变频热泵后，一个采暖季综合运行费用仅为16元/
m2。
若进一步加大太阳能集热器面积，运行费用还会更低。
在调查中还发现，农村居住建筑中，凡设置暖廊的室内温度可比其他建筑高出2℃以上，被动式太阳能值得推广。
它不但可有效地提高热舒适度，而暖廊的费用也不多。
2.2.2
应用前景分析
在调查中表明，太阳能+空气源热泵辅助热源的地暖供暖系统，它的能耗是清洁能源供暖系统中最低的。
从技术角度和经济角度而言，是今后应该大力支持和发展的技术。
太阳能集热管（板）
当前的供热贡献率不到30%左右，还有提高的余地。
被动式太阳能的利用，建筑保温性能进一步改善，热泵的运行费用还会更低。
太阳能+空气源热泵辅助热源地暖供暖系统，需要配置蓄能水箱和相关的控制模块，系统相对复杂，安装要求高，需要专业化施工。
我们的意见是：
随着更多示范工程项目的经验积累，热泵生产企业的规模化模块化生产，设备的稳定性会更好，生产成本会更低。
太阳能+热泵辅助热源地暖供暖系统从长远看它是值得发展的节能、降霾的清洁能源技术。
太阳能+燃气的复合热源模式也是可行的，只是受制于
农村天然气供应。
随着燃气管网建设将会获得更多的推广机会。
它的特点是以高密度蓄热材料为依托，最大限度地运用峰谷电价，夜间蓄能、白天释放。
它的峰谷电价运用率可高达70%以上。
不过，它是一种大温差（蓄热砖的温度与室内温差几XX）供热模式，24小时的室内温差可达8℃以上。
由于它安装简便，配合室内温控器的使用，非常适合小面积建筑的供暖。
同时操作简单，维护也方便。
当前它的应用量较多。
不过值得注意的是，早晨蓄满热之后会过量释放热能，形成局部过热（室温超26℃），造成部分能量的浪费。
它的热舒适度一般。
有的厂家提升了控制技术，推出双控双供式固体蓄热电暖器。
合理的控制系统减少了室内温度波动，提升了供热效率，减少了耗能，值得推广。
初投资150～200元／m2。
X地区建筑维护结构接近50%节能标准的住宅，在获得峰谷优惠电价的情况下，多数厂家设备的运行费用为45～80元／m2。
蓄能电暖器可获得峰谷电价的优惠政策，虽然能耗数量没有减少，但是用户的电费减少了。
同时它的初始投资费用较低，安装方便快捷，操作简单，老百姓易于接受。
由于每一组电暖气可独立控制，方便农户根据自己的需求调整室内温度。
非常有利于行为节能。
有的农户使用双控双供式固体蓄热电暖器配合行为节能，一个采暖季每平米电费可降到三十多元。
蓄能电暖器的用电高峰高度集中，这对农村现有变压器的负荷带来了极大的压力。
变压器增容后，在采暖季有可能形成峰谷电错位的现象，而非采暖季又造成电力容量的大量闲置。
本次调查中表明，变压器增容费用约为300～330元／m2。
若采用蓄热电暖器，仅电力增容这一项，就会给X市的各级财政带了很大的负担。
它的推广将会受到实质性的制约。
3.3.3
调查中反应的问题
本次调查中，涉及到7个厂家生产的蓄能电暖器产品。
用户反映不同品牌的能耗和电费相差较大。
在选用时，要多加注意，产品是否符合相关标准的要求，并考核实际使用效果。
它属地暖，电热膜（发热电缆）的下侧有绝热层，可减少室内地面向下的散热量；
在它的
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