北方地区农村多种能源采暖方式对比及工程质量保障的研究

北京地区农村多种能源采暖方式对比及工程质量保障的研究北京市新能源与可再生能源协会太阳能热利用专业委员会2014年09月1.前言2.北京地区“减煤换煤、清洁空气”行动方案3.北京地区政府鼓励政策4.农村多种能源采暖方式介绍5.农村多种能源采暖方式投资及运行费用对比目录6.工程质量保障体系及管理运营模式的研究前言目前，我国的建筑耗能已与工业耗能、交通耗能并列，成为我国能源消耗的三大“耗能大户”。建筑的能耗(包括建造能耗、生活能耗、采暖空调等)约占全社会总能耗的30%，如果再加上建材生产过程中耗掉的能源(占全社会总能耗的16.7%)，和建筑相关的能耗将占到社会总能耗的46.7%，其中建筑采暖空调能耗占建筑能耗的36%，为建筑能耗最大组成部分。现在我国每年新建房屋20亿平方米中，90%以上是高能耗建筑；而既有的约430亿平方米建筑中，只有不到5%采取了能源效率措施，而现有的建筑有大概一半以上属于农村建筑。可见农村生活用能在我国能源体系中具有重要地位。前言随着大中型城市空气污染的逐步严重，雾霾作为一种新的污染方式趋于常规化，在众多解决雾霾污染问题中，北方农村地区冬季采暖及生活热水的合理解决，是缓解雾霾污染问题中的重要因素之一。发展农村能源不能照搬城市的用能模式，而应以节能和开发清洁能源为主，应引导农民改变传统的生产和生活方式，按照循环农业的理念，加大发展农村能源，推进社会主义新农村建设。现应用于农村建筑采暖及生活热水的清洁能源技术主要包括：太阳能复合技术、空气源热泵技术、管道及压缩天然气技术、节能电采暖技术、优质无烟型煤技术、浅层地热资源技术等。北京地区“减煤换煤、清洁空气”行动方案北京地区“减煤换煤、清洁空气”行动方案2013年，市农委牵头制定“减煤换煤、清洁空气”行动方案，通过实施“五个一批”工程，减少劣质燃煤使用总量80万吨左右，其中门头沟区全部取消劣质燃煤，其他区县减少劣质燃煤使用总量要达到2012年本区县农村地区燃煤使用总量的20%以上。自2014年起，分年度制定行动方案，各区县每年减少劣质燃煤使用总量不低于2012年本区县农村地区燃煤使用总量的30%、30%、20%。到2016年供暖季前，“减煤换煤、清洁空气”行动取得明显成效，实现削减燃煤100万吨左右，其他燃煤全部替代为优质煤。北京地区“减煤换煤、清洁空气”行动方案“五个一批”削减城乡结合部和农村地区散煤。主要措施和时间节点：市农委负责年度实施方案的制定及实施过程中的综合协调工作；市规划委、市农委负责研究制定“城市化改造上楼一批”、“拆除违建减少一批”、“城市管网辐射一批”的实施方案和配套政策，并建立分区县台账；市市政市容委、市农委负责研究制定“炊事气化解决一批”的实施方案和配套政策，协调燃气企业完成镇村管道天然气、压缩天然气、瓶装液化气的供应工作，到2016年，基本实现农村地区炊事气化；市农委、市发展改革委负责研究制定“优质煤替代一批”的实施方案和配套政策，协调煤炭企业完成优质燃煤的供应工作。相关区县政府按要求制定实施方案并组织落实。北京地区“减煤换煤、清洁空气”行动方案大力推进农村煤改电、煤改清洁能源工作。主要措施和时间节点：市发展改革委牵头负责农村煤改电和太阳能、沼气等清洁能源利用相关政策的制定和固定资产投资的落实，协调电力企业落实农村电网配电设施扩容改造、执行农村峰谷电价政策。相关区县政府按要求制定实施方案并组织落实。2013年，在160个试点村推行电供暖，同时推进使用热泵、太阳能等清洁能源供暖。自2014年起，推进农村电网扩容建设，每年新增10万户以上电供暖供电能力，并力争每年完成5万户左右电供暖改造任务；新增热泵供暖面积500万平方米。自2015年起，每年新增热泵供暖面积1000万平方米。到2017年，累计新增热泵供暖面积3500万平方米；新增太阳能集热器面积400万平方米；力争完成20万农户电供暖改造。北京地区政府鼓励政策北京地区政府鼓励政策减少劣质燃煤使用。以区县政府为主体，筹集资金推进工作。市财政采取以奖代补方式对区县实行奖励，2013年按照200元/吨的标准进行奖励，以后每年奖励标准由牵头负责部门组织研究确定，奖励经费由区县统筹使用。农村住户烟煤炉具更换为无烟煤炉具的购置费用，市、区县财政和农村住户各承担三分之一。对部分特殊困难群体用煤及炉具更换费用由市民政局研究救助办法。农村取暖煤改电。由电力供应企业对实施取暖煤改电的农村住户安排电力增容。在实施电力增容中农村住户户内电表以上(含电表)的改造费用由市发展改革委固定资产投资及电力供应企业共同承担。安装高效节能电取暖设备的费用由市、区县财政和农村住户各承担三分之一。北京地区政府鼓励政策太阳能热利用。农村住户在自有住房和村集体在公用建筑安装太阳能采暖设施的费用由市发展改革委固定资产投资承担30%、农村住户或村集体承担三分之一，剩余部分由区县政府承担。农村住宅清洁能源分户自采暖。对完成煤改电取暖的及使用“太阳能+电”取暖的农村住户执行城市核心区峰谷电价政策，不纳入阶梯电价范围。对使用燃气取暖的及使用“太阳能+燃气”取暖的农村住户，参照《北京市居民住宅清洁能源分户自采暖补贴暂行办法》给予补贴，具体补贴办法由区县政府研究制定。北京地区政府鼓励政策支持清洁能源建设。对远郊区县清洁能源供热项目，热源由企业投资建设，热网系统由市政府固定资产投资安排。加大对余热、再生水、深层地热和土壤源等地热和热泵系统的支持力度，对新建或改造的地热和热泵供暖项目，由市政府固定资产投资给予30%至50%的支持。农村多种能源采暖方式介绍农村多种能源采暖方式介绍电采暖方式具有电脑智能化自动控制，具有超温、过流、短路、断水、缺相等多种自动保护功能，热效率高，无噪音，无污染，运行安全可靠。在电力供应充足地区，通过电加热管加热水供应低温地板辐射采暖或暖气片采暖。还可采用夜间22：00到凌晨6：00低谷电时段，加热高温储热砖或加热储热水箱（一般居民住户2~3吨即可），把热量储存起来，供应全天采暖使用，这个时段共8个小时，电价为0.3元每度，这样既能达到节约采暖费用的目的，又能起到削峰填谷的作用。农村多种能源采暖方式介绍电热膜采暖（碳膜、碳纤维、碳晶板）方式在通电作用下，碳分子之间发生剧烈的摩擦和撞击，产生的热能以远红外辐射和对流的形式对外传递，并可根据用户的需要，随时启动或关闭。在电力供应充足地区，供应地板或墙壁采暖，停电停水时因系统不采用水介质，所以无冻损问题。超低温空气源热泵采暖方式采用直流变频技术或喷气增焓技术，在零下15度环境下能实现正常制热，北京地区全冬季平均能效比在3.0以上。适合新建居民建筑作为低温地板采暖或风机盘管采暖的热源加热设备。农村多种能源采暖方式介绍地源（水平和垂直埋管）热泵采暖方式利用水与地能（浅层和深层土壤）进行冷热交换来作为地源热泵的冷热源，冬季把地能中的热量“取”出来，供给室内采暖，能效比在3.5以上。在地质条件和场地允许的情况下，适合新建居民建筑作为低温地板采暖或风机盘管采暖的热源加热设备。燃气热水锅炉（燃气壁挂炉）利用管道或压缩天然气、城市煤气进行冬季采暖和热水供应。优质无烟型煤民用采暖炉利用燃烧优质无烟型煤锅炉替代原有烟煤和劣质煤锅炉。农村多种能源采暖方式介绍太阳能与上述采暖方式结合系统太阳能作为清洁、无污染、用之不竭的可再生能源，有着分布广、低密度的特点，与建筑中对品味能源的需求正好吻合，在建筑中有着广阔的应用前景，是21世纪以后人类可期待的最有希望的能源。太阳能采暖/热水系统不只是节省了燃料费用，可再生能源的使用对提高生活质量，改善生活环境起着不可替代的作用。农村的生活环境改善了，从一个侧面可促进农村旅游业的发展，使农民收入得到一定程度的增加，农村生态进入一个良性循环的状态。太阳能与上述采暖方式相结合系统，适合新建农村供暖及生活热水供应，节能环保。农村多种能源采暖方式投资及运行费用对比农村多种能源采暖方式投资及运行费用对比计算依据（以北京地区为例）建筑采暖面积：150平米。采暖负荷：35W/平米。燃料单位成本：市电0.5元/度（220V），低谷电0.3元/度（220V），天然气2.28元/立方米，优质无烟煤1.2元/公斤。设备热效率：电加热设备热效率：98%，燃气壁挂炉效率：90%，优质无烟煤锅炉效率：70%。热泵能效比：空气能冷热机组COP比值整个冬季平均为3，土壤源泵机组COP比值整个冬季平均为3.5。太阳能设计贡献率为30%。农村多种能源采暖方式投资及运行费用对比多种能源独立采暖方式投资及运行费用对比（表一）序号类型项目各种电采暖方式空气热泵供暖方式地源热泵供暖方式燃气锅炉供暖方式型煤锅炉供暖方式直接加热水低谷电蓄能直接电热膜01单位面积运行成本单位面积耗能量/年102.8KWH/m2102.8KWH/m2100.8KWH/m233.6KWH/m228.8KWH/m2112KWH/m2144KWH/m202能源计算单价0.5元/KWH0.3元/KWH0.5元/KWH0.5元/KWH0.5元/KWH0.23元/KWH0.19元/KWH03单位面积运行成本/年51.4元/m230.84元/m250.4元/m216.8元/m214.4元/m225.8元/m227.4元/m204采暖季运行费用（150平米）7710元4626元7560元2520元2160元3870元4110元05单位建筑面积初投资（元/m2）约142元约280元约150元约268元约290元约106元约36元06投资比较（以电直接加热水系统为基数）100%197%106%189%204%75%25%07环保性、自动化程度、安全性高高高高高高低08适合采暖末端地暖或暖气地暖或暖气地暖地暖或风盘地暖或风盘地暖或暖气地暖或暖气09有无免费生活热水功能无无无无无无无农村多种能源采暖方式投资及运行费用对比太阳能与多种能源相结合的采暖方式投资及运行费用对比（表二）序号类型项目太阳能与以下多种能源相结合的采暖方式电锅炉供暖方式空气热泵供暖方式地源热泵供暖方式燃气锅炉供暖方式型煤锅炉供暖方式01单位面积运行成本单位面积耗能量/年72.0KWH/m223.5KWH/m220.2KWH/m278.4KWH/m2100.8KWH/m202能源计算单价0.5元/KWH0.5元/KWH0.5元/KWH0.23元/KWH0.19元/KWH03单位面积运行成本/年36元/m211.8元/m210.1元/m218.0元/m219.2元/m204采暖季运行费用（150平米）5400元1770元1515元2700元2880元05单位建筑面积初投资（元/m2）约492元约618元约640元约456元约386元06投资比较（以电直接加热水系统为基数）100%126%130%93%78%07环保性、自动化程度、安全性高高高高低08适合采暖末端地暖或风盘地暖或风盘地暖或风盘地暖或风盘地暖或风盘09有无免费生活热水功能有有有有有农村多种能源采暖方式投资及运行费用对比以上数据说明实际中因建筑面积不同，单位建筑面积投资会有所偏差；太阳能与多种能源相结合的采暖方式投资计算为含辅助能源系统。（辅助能源类型为常规电锅炉、超低温空气源热泵、地源热泵、燃气壁挂炉、无烟煤锅炉等）。所有单位面积初投资不包含散热尾端即暖气片、地暖或风盘。电采暖方式及燃气采暖方式单位面积初投资不包含国家基础设施投资费用。农村多种能源采暖方式投资及运行费用对比从表一多种能源独立采暖方式投资及运行费用对比数据分析：三种电采暖方式运行费用均较高，且电力基础设施投入较大，不建议大面积推广使用。地源、空气源热泵投资较高，但运行费用很低，适合经济基础较发达的农村地区推广使用。燃气壁挂炉采暖方式投资和运行成本均较低，适合有燃气的地方推广使用。优质无烟型煤锅炉投资低，运行费用低（政府补贴燃煤后运行费用更低），适合目前无电力和燃气推广地区作为暂时替代烟煤和劣质燃煤锅炉使用，现北京地区正在大面积推广应用。农村多种能源采暖方式投资及运行费