新農(nóng)村建設中的新能源利用紀實

Report on New Energy Utilization in The New Countryside Construction  

北京英灃特能源技術(shù)有限公司  莊永衛(wèi)

Zhuang Yongwei

Beijing Infant Energy Tech. Co., Ltd.

摘要：本文分析了我國北方地區(qū)農(nóng)村居民采暖的現(xiàn)狀，指出了新農(nóng)村建設中的能源問題，并提出了目前農(nóng)村地區(qū)采用地源熱泵系統(tǒng)的瓶頸和解決方式。同時，根據(jù)北京英灃特能源技術(shù)有限公司五年來在新農(nóng)村建設中所進行的地源熱泵系統(tǒng)實踐，總結(jié)了一系列的經(jīng)驗。本文介紹了公司在地源熱泵系統(tǒng)中的一些專利技術(shù)（地源熱泵系統(tǒng)專用末端設備、大溫差空調(diào)末端設備和一拖多小型地源熱泵），最后介紹了幾個工程的實際運行情況。

關鍵詞：新農(nóng)村建設，新能源，地源熱泵

Abstract：From the analysis of rural heating situation in the North China, this article presents the energy problems of the new countryside construction. Further more, the problems and solution of ground source heat pump(GSHP) system in rural areas are puts forward. At the same time, basing on the application of GSHP used in the new countryside construction during the past 5 years, Beijing Infant Energy Tech. Co., Ltd. accumulates a series of experience and proposals. Some patents are also introduced in this article (including the special terminal equipment for GSHP system, as well as the large temperature difference air-conditioning, the small-scaled multi – split GSHP ). Finally, the information on several practical projects in rural areas are presents.

Key words: the new countryside construction, new energy, ground source heat pump

一、對農(nóng)村冬季采暖現(xiàn)狀的調(diào)研

就目前來看，我國農(nóng)村廣大地區(qū)居民的采暖方式比較落后，以燃煤為主，還有一些地區(qū)仍然燒柴。因為目前適合農(nóng)村選用的新型采暖技術(shù)不多，很多居民只好選用燃煤的土制采暖爐采暖（土暖氣），甚至很多地區(qū)仍靠小煤爐、火炕等取暖。

北京市科委的一份調(diào)查報告說明了此情況：2006年，北京市科委在10個遠郊區(qū)縣組織開展了農(nóng)村能源調(diào)研工作，共走訪1000戶農(nóng)民家庭，獲得有效調(diào)研問卷900余份，初步摸清了農(nóng)村能源利用的“家底”。調(diào)研結(jié)果顯示，北京農(nóng)村居民家庭能源消費類型基本上完成了由初級能源向商品能源的轉(zhuǎn)化。農(nóng)村家庭平均年用煤2.9噸，用電920kwh，液化氣3~4罐。在家庭總能源消費中煤炭占74%，電力占13%，液化氣占8%，秸稈等生物質(zhì)能源僅占5%。農(nóng)村居民家庭所消費的每2.9噸煤中用于采暖的達到2.3噸，比例接近80%。按照熱量折算，農(nóng)村家庭能源消費中的60%左右用于冬季采暖，78%的家庭認為采暖負擔重。北京10個遠郊區(qū)縣農(nóng)業(yè)戶籍家庭年總?cè)济毫扛哌_300萬噸（折標煤215萬噸），用于采暖的達240萬噸（折標煤170萬噸、CO₂ 445萬噸、SO₂ 1.45萬噸、NO_x 1.26萬噸）。

通過以上調(diào)查報告的數(shù)據(jù)分析不難看出：解決農(nóng)村的采暖問題應是新農(nóng)村建設中能源問題的重點方向。

二、廣大農(nóng)村采用地源熱泵系統(tǒng)的瓶頸與解決方式

由于中國廣大農(nóng)村地域廣闊，天然地具有使用地源熱泵系統(tǒng)的條件。

據(jù)我們在北京地區(qū)農(nóng)村的調(diào)研，一戶建筑面積100m²的農(nóng)家小院，2007～2008年度冬季的燃煤費用約為1500～1800元，室內(nèi)溫度為15℃左右。由于2008年燃煤價格的大幅上漲，冬季采暖的費用也會大大增加。

在這一背景下，采用水源、地源熱泵系統(tǒng)自然是一種很好的選擇，這是由于居民電價普遍不高，在0.5元/kwh的價格水平上，使得冬季采暖的費用可控制在18元/m²左右。

但是，我們也不得不看到，在農(nóng)村地區(qū)推廣水/地源熱泵技術(shù)的確存在很多瓶頸，其難度主要在于：

1、水、地源熱泵系統(tǒng)的初投資較高，單體型住宅單平方米造價通常都在350～400元左右，集中型樓房住宅單平方米造價通常都在150～200元左右，造成了農(nóng)村居民使用不起的局面。

2、農(nóng)村建筑保溫普遍較差，造成熱損失較大，繼而造成采暖負荷大和運行費用的偏高。

3、由于目前水、地源熱泵系統(tǒng)大都用于公共建筑當中，因而系統(tǒng)的使用都有專業(yè)的技術(shù)人員參與。而當普通居民家庭使用，尤其是農(nóng)村家庭使用時，往往造成使用操作上的失誤，嚴重時會導致系統(tǒng)的損壞。

4、使用費用仍然偏高，需要生產(chǎn)廠家從技術(shù)上、政府從政策上提供更多的支持。

針對以上問題所在，我們應該從問題入手，提出解決問題的方式、方法：

1、首先，要針對于不同地域、不同形式的農(nóng)村建筑特點，提出適合該建筑的水/地源熱泵系統(tǒng)方案，使得投資更低。

（1）、對于新農(nóng)村建設中搬入樓房的集中采暖用戶，應優(yōu)先考慮集中式水/地源熱泵系統(tǒng)，也可考慮集中提供水源，各戶采用小型戶式地源熱泵機組的方案。系統(tǒng)熱源部分的投資可控制在80元/m²，末端系統(tǒng)應優(yōu)先考慮地板采暖系統(tǒng)，末端系統(tǒng)的投資應控制在40～70元/m²，整體投資可控制在120～150元/ m²之內(nèi)。

（2）、對于新農(nóng)村建設中保持單體農(nóng)家小院的用戶，應優(yōu)先考慮地源熱泵系統(tǒng)，系統(tǒng)的總投資可控制在300元/m²之內(nèi)。

2、針對不同建筑結(jié)構(gòu)的農(nóng)村用戶，應因地制宜，戶內(nèi)末端形式可采取多種形式。

對于以采暖為主的建筑，可考慮采用地板采暖的方式，初投資小，采暖效果好。

對于冷暖均有需求的用戶，末端應根據(jù)建筑及裝修的要求，可采用傳統(tǒng)中央空調(diào)的末端——風機盤管、也可采用家用空調(diào)中壁掛機和柜機的形式?？擅餮b，也可暗裝，完全根據(jù)用戶的需求。

3、在使用方式上，可以參照家用空調(diào)的模式，既可采用遙控器來控制熱泵機組及末端的啟停和溫度控制，也可以采用三速開關的形式來進行控制。目的在于使得操作更加簡單、易懂。

4、同時，我們也呼吁政府能在政策上給予一定的扶持。如，對采用水/地源熱泵的農(nóng)村用戶給予一定的補貼。

另外，由于農(nóng)村用戶采暖使用的時段大都在夜間，因此，希望政府有關部門能夠針對農(nóng)村用戶出臺和城市用戶一樣的峰谷電價政策。如果這一政策能夠?qū)嵤?，則農(nóng)村水/地源熱泵的用戶能夠有望將采暖費用控制在10～12元/m²，這將極大地促進農(nóng)村家庭采用水/地源熱泵系統(tǒng)的積極性。

三、英灃特熱泵能源系統(tǒng)在新農(nóng)村建設中的經(jīng)驗

北京英灃特能源技術(shù)有限公司系中日合資企業(yè)——日江電器制造有限公司投資的專門從事熱泵系統(tǒng)技術(shù)研發(fā)、產(chǎn)品制造和系統(tǒng)集成的北京市高新技術(shù)企業(yè)。公司重點引進歐洲的熱泵技術(shù)和日本的小型換熱器技術(shù)，并結(jié)合國內(nèi)的系統(tǒng)特點，開發(fā)一系列節(jié)能技術(shù)產(chǎn)品。

公司專利產(chǎn)品之一———熱泵系統(tǒng)專用末端設備（準逆流式風機盤管），是針對于目前水/地源熱泵系統(tǒng)專門研發(fā)的末端設備。準逆流式風機盤管在常規(guī)空調(diào)末端的基礎上，將夏季冷凍水的供回水溫度提高到了11/16℃，使得夏季熱泵機組的效率提高了12%；同時將冬季供暖水的供回水溫度降低到了40/35℃，使得冬季熱泵機組的效率提高了25～30%。同時對于供冷要求不高的建筑，夏季還可以采用地下水或地源側(cè)供水直接用于末端供冷。而在北方高寒地區(qū)，夏季可完全采用地下水或地源側(cè)供水直接供冷，滿足空調(diào)需求。

公司專利產(chǎn)品之二———大溫差空調(diào)末端設備將夏季冷凍水的供回水溫度提高到了8/16℃，使得夏季熱泵機組的效率提高了3%；同時將冬季供暖水的供回水溫度降低到了43/35℃，使得冬季熱泵機組的效率提高了6～10%。同時由于末端供回水溫差的加大，使得末端系統(tǒng)輸配的功耗降低約30%，因而系統(tǒng)總體的運行費用可降低約10%。另外，采用大溫差空調(diào)系統(tǒng)可以將末端的管路、閥門、保溫等縮減一個型號，從而使初投資得到降低。

公司專利產(chǎn)品之三———一拖多小型地源熱泵，特別適合于典型的小戶型家庭（200m²以下建筑），可實現(xiàn)多個房間的獨立控制。在房間設置獨立壓縮機，制冷劑直接進入各個房間。由于該系統(tǒng)減少了末端系統(tǒng)的二次換熱，從而使機組夏季工況的蒸發(fā)溫度提高了5℃，因此效率提高了15%；而在冬季冷凝溫度降低5℃，效率也同樣提高了10～15%。

該系統(tǒng)的另外一個優(yōu)勢在于節(jié)省了末端循環(huán)的水泵，從而沒有了末端長期運行的水泵的功耗，運行費用將得到進一步降低。

同時，該模式源于家用空調(diào)的理念，哪個房間需要，就開啟哪個房間的空調(diào)，因此，對于大多數(shù)的普通居民用戶而言，較集中的中央空調(diào)系統(tǒng)要更加節(jié)能。

這個系統(tǒng)還采用了家用空調(diào)所普及的使用模式——手持式遙控器，大大方便了普通居民用戶，使用者只需在室內(nèi)用遙控器即可開啟熱泵系統(tǒng)。

源于國內(nèi)最早的家用空調(diào)生產(chǎn)企業(yè)之一，英灃特的地源熱泵系統(tǒng)具有多種形式，帶有典型的家用空調(diào)特征。有了多種形式的水/地源熱泵系統(tǒng)，使得用戶有了更多地選擇，英灃特熱泵系統(tǒng)才得以適合更多的農(nóng)村用戶。

從2003年起，北京英灃特能源技術(shù)有限公司就開始在廣大農(nóng)村推廣水/地源熱泵系統(tǒng)了。五年的時間里，針對農(nóng)村市場，公司不斷開發(fā)、研制更適合于這一市場的產(chǎn)品。直至目前，公司已在北京、山東等地農(nóng)村陸續(xù)完成了20余萬m²的工程，涉及北京大興區(qū)青云店鎮(zhèn)泥營村、大興瀛海鎮(zhèn)石太莊、山東淄博張店區(qū)彭家新村、房東新村、房西新村、范家新村、高北新村、博山區(qū)白塔鎮(zhèn)大海眼村、山東萊州西王村、大原家村、龍口市東江鎮(zhèn)莊頭村、和平村等四十余個村莊。從這些工程中，我們積累了大量的實際經(jīng)驗。                           

英灃特地源熱泵系統(tǒng)包括：水水型熱泵機組、水風型熱泵機組、水氟型（直接膨脹型）熱泵機組等。末端形式包括地板采暖、風機盤管（明裝或暗裝）、豪華柜機及壁掛機等。

四、英灃特熱泵能源系統(tǒng)在新農(nóng)村建設中實際運行狀況

北京英灃特能源技術(shù)有限公司在新農(nóng)村建設過程中，特別注意實際的運行情況，現(xiàn)以兩個已建成的農(nóng)村項目為例，進行說明：

1、山東省淄博市博山區(qū)白塔鎮(zhèn)大海眼村水源熱泵項目：大海眼村采暖面積總計3000m²，采用水源熱泵系統(tǒng)，地板采暖，其電價為0.65元/kwh。每年采暖運行100天，折合運行費用為14元/m²。初投資為98元/ m²。

2、北京大興區(qū)青云店鎮(zhèn)泥營村地源熱泵示范工程：2007年末～2008年初，我們在該村的三個典型農(nóng)戶中開展了北京地區(qū)地源熱泵改造工程及使用情況的調(diào)研，測試結(jié)果如下：

  圖2 新農(nóng)村地源熱泵系統(tǒng)示范工程測試結(jié)果

民宅：二層，面積290平方米，采用地源熱泵主機結(jié)合風機盤管；

民宅設集中熱泵機房，置于原采暖燃煤鍋爐房內(nèi)，內(nèi)設空調(diào)及采暖熱泵主輔機系統(tǒng)；室外利用有效面積布置地埋管系統(tǒng)并連至熱泵機房；初投資為280元/ m²。

經(jīng)對比發(fā)現(xiàn)，其運行費用與理論計算接近，約18元/m²。

圖3 北京新農(nóng)村地源熱泵系統(tǒng)示范工程施工現(xiàn)場

經(jīng)實測分析，整理北京新農(nóng)村地源熱泵系統(tǒng)示范工程的結(jié)果如下：

這些調(diào)查顯示，通過一定的技術(shù)手段和合理的配置，可以將地源熱泵的初投資和運行費用降低到農(nóng)村用戶可接受的水平；水、地源熱泵技術(shù)在廣大農(nóng)村具有廣闊的天地。