高海華 管永偉

（河南綠探集團(tuán)，河南 濮陽(yáng) 457000）

新能源利用技術(shù)在農(nóng)村采暖中的推廣利用

高海華 管永偉

（河南綠探集團(tuán)，河南 濮陽(yáng) 457000）

本文針對(duì)農(nóng)村建筑分散、經(jīng)濟(jì)落后及能源利用的情況，提出了三種農(nóng)村采暖模式，為我國(guó)農(nóng)村改造進(jìn)程中能源的合理開(kāi)發(fā)和充分利用提供參考。這三種模式不僅解決了農(nóng)村采暖問(wèn)題，還有效利用了農(nóng)村過(guò)剩的生物質(zhì)能源，有利于新能源設(shè)備在農(nóng)村的推廣和利用。

生物質(zhì)能源；獨(dú)立式采暖；集中式供暖；水源熱泵

1 前言

中國(guó)農(nóng)村可再生能源儲(chǔ)量豐富，太陽(yáng)能、水能、生物質(zhì)資源、地?zé)崮艿荣Y源占能源總量超過(guò)60%，但資源分散，收集困難，造成大量浪費(fèi)。要合理利用這些資源，須借助先進(jìn)的技術(shù)及高性能的設(shè)備加以開(kāi)發(fā)。據(jù)統(tǒng)計(jì)，我國(guó)每年產(chǎn)生的農(nóng)作物秸稈相當(dāng)于1.84億噸標(biāo)煤。隨著農(nóng)村生活水平的提高，大量的農(nóng)戶用煤、液化石油氣或電代替?zhèn)鹘y(tǒng)的秸稈、薪柴等進(jìn)行炊事和采暖，使農(nóng)村的化石燃料能耗增加，生物質(zhì)能源更大程度的浪費(fèi)，不僅給農(nóng)戶增加了經(jīng)濟(jì)負(fù)擔(dān)，也給國(guó)家的能源分配帶來(lái)了影響。如果能用現(xiàn)代技術(shù)手段采取就地取材，就地加工的方式，采用壓塊機(jī)等生產(chǎn)規(guī)格化的致密燃料，配以高性能的燃燒利用設(shè)備（爐具及鍋爐等），能有效利用資源，減少環(huán)境污染。

近些年來(lái)，隨著中國(guó)經(jīng)濟(jì)快速發(fā)展及政策對(duì)三農(nóng)產(chǎn)業(yè)的大力支持，農(nóng)村經(jīng)濟(jì)得到極大改善，農(nóng)民的生活舒適性要求也隨之提高。隨著收入的增加，生活質(zhì)量的提高，農(nóng)村家庭已不滿足冬季無(wú)采暖、夏季無(wú)制冷和舊式柴灶燒水做飯的生活方式。住宅的供暖問(wèn)題在城鎮(zhèn)受到重視并日益得到改進(jìn)，但是農(nóng)村的冬季供暖問(wèn)題一直沒(méi)有解決，特別是對(duì)于華北地區(qū)的農(nóng)村來(lái)說(shuō)，城市燃煤集體供暖模式不適用于農(nóng)村，而且并沒(méi)有把農(nóng)村的生物質(zhì)資源很好地開(kāi)發(fā)利用。現(xiàn)階段華北、華中等地農(nóng)戶多使用傳統(tǒng)煤爐采暖，少數(shù)家庭采用電熱水器、分體空調(diào)、電采暖設(shè)備等代替，造成商品能源的極大浪費(fèi)。在當(dāng)前經(jīng)濟(jì)、能源和環(huán)境的三重壓力下，發(fā)展出一條可持續(xù)發(fā)展的村鎮(zhèn)能源解決途徑，有著重要的意義。

2 可再生能源采暖設(shè)備推廣模式

2.1 獨(dú)立式生物質(zhì)能炊事采暖系統(tǒng)。利用農(nóng)村的生物質(zhì)資源，還有技術(shù)上已十分成熟的生物質(zhì)壓縮成型機(jī)，設(shè)計(jì)生物質(zhì)成型燃料采暖爐，解決冬季采暖問(wèn)題。原生物質(zhì)燃燒速度忽快忽慢，燃燒過(guò)程不穩(wěn)定，壓縮成型以后，具有體積小、密度大、儲(chǔ)存方便；成型燃料致密，無(wú)碎屑飛揚(yáng)，燃燒過(guò)程穩(wěn)定、效率高，排放氣體中的危害成分大大減少。采暖爐的爐體采用內(nèi)外兩層結(jié)構(gòu)組成，最內(nèi)層采用耐火且導(dǎo)熱良好的橢圓形導(dǎo)體材料，第二層采用保溫材料，減少介質(zhì)在夾層內(nèi)的熱量損失。

2012年濮陽(yáng)市政府和河南綠探集團(tuán)在周邊部分地區(qū)大面積推廣生物質(zhì)成型炊事采暖爐，實(shí)驗(yàn)效果受到農(nóng)民的喜愛(ài)。以一戶面積150平方米的農(nóng)村住宅采暖（濮陽(yáng)地區(qū)）為例，設(shè)計(jì)采用炊事采暖爐采暖系統(tǒng)，可使用一臺(tái)額定功率15Kw的炊事采暖爐，成型秸稈燃燒量4Kg/h，可滿足家庭炊事、洗浴和采暖要求。通過(guò)表1對(duì)比可知，生物質(zhì)炊事采暖爐初裝投資低，系統(tǒng)簡(jiǎn)單，運(yùn)行費(fèi)用少，經(jīng)濟(jì)合理。生物質(zhì)炊事采暖爐的大面積推廣，不僅有效利用了農(nóng)村能源，解決了取暖問(wèn)題，還創(chuàng)造了很多就業(yè)機(jī)會(huì)。

2.2 集中式生物質(zhì)能供暖系統(tǒng)。針對(duì)不能連接市政采暖管網(wǎng)的學(xué)校、小區(qū)、農(nóng)村社區(qū)、工廠、醫(yī)院等，獨(dú)立式的采暖形式顯然不再適用，為配合濮陽(yáng)市科技惠民的節(jié)能采暖推廣思想，河南綠探集團(tuán)研制出生物質(zhì)能集中供暖系統(tǒng)，首先在華龍區(qū)20所無(wú)供暖的中小學(xué)進(jìn)行實(shí)驗(yàn)推廣，現(xiàn)在已有20所中小學(xué)的供暖運(yùn)行正常，運(yùn)行成本優(yōu)于燃煤、氣、電采暖（如表1），各項(xiàng)煙塵環(huán)保指標(biāo)均能達(dá)到環(huán)保要求。

圖 1 炊事采暖爐裝置原理圖

表 1 三種采暖方案經(jīng)濟(jì)性比較表

河南綠探集團(tuán)研制的生物質(zhì)能集中供暖系統(tǒng)，由生物質(zhì)數(shù)控鍋爐與水溫空調(diào)相連接，通過(guò)燃燒生物質(zhì)成型燃料，使燃料熱量通過(guò)熱水傳遞至室內(nèi)空氣，利用水溫空調(diào)升溫快、熱效率高，克服暖氣片遠(yuǎn)冷近熱、冷熱不均缺陷。水溫空調(diào)將熱空氣直吹至人體，減少熱量在地面和墻壁的消耗，達(dá)到了熱舒適的效果。目前生物質(zhì)專用燃料燃燒裝置，根據(jù)生物質(zhì)燃料揮發(fā)成分大的特點(diǎn)，綜合應(yīng)用了反燒法、煤制氣法懸浮燃燒等多種潔凈燃燒技術(shù)，使生物質(zhì)燃料完全燃燒，解決了冒黑煙、粉塵污染等問(wèn)題。

2.3 水源熱泵空調(diào)系統(tǒng)。水源熱泵是利用地球水所儲(chǔ)藏的太陽(yáng)能資源，作為冷、熱源進(jìn)行轉(zhuǎn)換的空調(diào)技術(shù)。水源熱泵技術(shù)的工作原理就是：通過(guò)消耗少量的高位電能，將低位熱源中的熱量轉(zhuǎn)移到需要加熱或升溫的地方。水體分別作為冬季熱泵供暖的熱源和夏季空調(diào)的冷源，即夏季建筑物從地下水源中“釋放”熱量，達(dá)到制冷的效果；冬季建筑物從水源中“提取”熱量，達(dá)到供暖的效果。水源熱泵是目前空調(diào)系統(tǒng)中能效比最高的制冷、制熱方式，理論計(jì)算可達(dá)到7，實(shí)際計(jì)算可達(dá)到4～6。水源熱泵消耗1Kw·h的電量，用戶可得到4.3～5.0 Kw·h的熱量或5.4～6.2 Kw·h的冷量。與空氣源熱泵相比，其運(yùn)行效率要高出20%～60%，運(yùn)行費(fèi)用僅為普通中央空調(diào)的40%～60%。水源熱泵空調(diào)可用于賓館、辦公樓、學(xué)校等，小型水源熱泵更適合別墅、住宅小區(qū)的采暖、供冷。很多企業(yè)研制出更小、設(shè)備更便宜的熱泵空調(diào)，以在農(nóng)村推廣。

表 2 生物質(zhì)鍋爐與其他鍋爐經(jīng)濟(jì)效益對(duì)比表（以取暖面積8 000平方米的學(xué)校為例）

綜上所述，河南、山東、河北等地許多農(nóng)村建筑依然呈分散式布局，這對(duì)于推廣獨(dú)立式生物質(zhì)成型炊事采暖系統(tǒng)有很大意義，這種系統(tǒng)在現(xiàn)階段不僅能滿足農(nóng)民的采暖需求，安裝及使用成本符合農(nóng)民的消費(fèi)標(biāo)準(zhǔn)，而且滿足國(guó)家建設(shè)“經(jīng)濟(jì)節(jié)約型社會(huì)、友好型社會(huì)”的要求。隨著農(nóng)村城鎮(zhèn)化、社區(qū)化的進(jìn)程，城市管網(wǎng)無(wú)法全面覆蓋，集中供暖或制冷的冷熱源將成為亟待解決的問(wèn)題。生物質(zhì)能鍋爐的推廣，可解決一次能源消耗和能源地區(qū)分配的問(wèn)題。受到資源整合成本和運(yùn)行成本的影響，大多數(shù)新能源技術(shù)的推廣還很困難。所以我們應(yīng)結(jié)合中國(guó)農(nóng)村不同地區(qū)的情況，鼓勵(lì)農(nóng)民積極利用新能源的產(chǎn)品和技術(shù)，并提供經(jīng)濟(jì)上的補(bǔ)貼，減少?gòu)V大農(nóng)民的經(jīng)濟(jì)負(fù)擔(dān)，使農(nóng)民充分感受到新能源帶來(lái)的好處。這將極大改善我國(guó)能源的利用、分配及環(huán)境污染。

[1]應(yīng)浩，蔣劍春.生物質(zhì)氣化技術(shù)及開(kāi)發(fā)應(yīng)用研究進(jìn)展[J].林產(chǎn)化學(xué)與化工.2005，25（10）：151-155.

[2]袁振宏，吳創(chuàng)之，馬隆龍等.生物質(zhì)能利用原理與技術(shù)[M].北京：化學(xué)工業(yè)出版社，2004，16.

[3]周春風(fēng)，劉建華，葉瑞芳.幾種地下水源熱泵的水路連接方式[J].暖通空調(diào)，2004（9）：62-64.

[4]張錫虎.住宅供暖方式的發(fā)展動(dòng)態(tài)，北京市建筑設(shè)計(jì)標(biāo)準(zhǔn)辦公室[R].2003（30）：4.

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1671-0037（2014）07-18-1.5

高海華（1966.10-），男，本科，工程師，研究方向：生物質(zhì)能源。