一、背景及現(xiàn)狀
我國(guó)村鎮(zhèn)采暖面臨著建筑圍護(hù)結(jié)構(gòu)保溫差，室內(nèi)熱環(huán)境惡劣， 北方農(nóng)村常用土暖氣爐、 土炕采暖， 存在污染大、 能效低等現(xiàn)狀。為改善人們生活水平，提高生活品質(zhì)， 清潔能源采暖勢(shì)在必行。據(jù)相關(guān)測(cè)試結(jié)果表明：北京農(nóng)村家庭固體燃料燃燒的總 PM2.5 排放 對(duì)本地 污染排 放的貢 獻(xiàn)率為14.4%~18.5%， 對(duì)本地和區(qū)域傳輸?shù)目偽廴疚锱欧诺恼w貢獻(xiàn)率為 9.2%~13.3%， 與工業(yè)生產(chǎn)的排放量相當(dāng)，并高于揚(yáng)塵的排放量， 是城市燃煤鍋爐貢獻(xiàn)的兩倍左右。
二、應(yīng)對(duì)之策
為了積極響應(yīng)國(guó)家的節(jié)能減排政策及清潔能源行動(dòng)計(jì)劃，相關(guān)省市出臺(tái)了積極的應(yīng)對(duì)政策來發(fā)展清潔能源。
山西省人民政府 4 月 26 日出臺(tái) 《推進(jìn)城鄉(xiāng)采暖煤改電試點(diǎn)工作實(shí)施方案》 (以下簡(jiǎn)稱 《方案》 ) ?！斗桨浮?指出對(duì)安裝高效節(jié)能電采暖設(shè)備的居民用戶， 設(shè)備購(gòu)置費(fèi)用由省、 市兩級(jí)財(cái)政各補(bǔ)貼三分之一， 兩級(jí)補(bǔ)貼總額最高不超過 20000 元 / 戶; 省、市兩級(jí)財(cái)政對(duì)采暖季低谷時(shí)段電價(jià)各補(bǔ)貼 0.1 元/ 千瓦時(shí)， 每個(gè)采暖季每戶補(bǔ)貼最高不超過 12000千瓦時(shí)用電量。
北京市新農(nóng)辦 2016 年 4 月 29 日出臺(tái)《北京市 2016 年農(nóng)村地區(qū)村莊 “煤改清潔能源和減煤換煤” 相關(guān)推進(jìn)工作指導(dǎo)意見》 (以下簡(jiǎn)稱《意見》 ) ?！兑庖姟分赋龈鲄^(qū)嚴(yán)禁使用 “直熱式” 電取暖設(shè)備(如果使用，要確保居民不能因用電費(fèi)用高而又重新使用燃煤) ; 鼓勵(lì)使用 “多能聯(lián)動(dòng)、 多熱復(fù)合、 多源合一” 等多種設(shè)備相融合的低溫空氣源、 地源熱泵、太陽(yáng)能加輔助能源等系統(tǒng)。各區(qū)推廣熱泵和“多能聯(lián)動(dòng)” 類設(shè)備要不低于本區(qū)取暖設(shè)備的80%。
河北省農(nóng)業(yè)廳 2 月 24 日出臺(tái)《2016 年農(nóng)村清潔能源開發(fā)利用工程建設(shè)推進(jìn)方案》 (以下簡(jiǎn)稱《方案》 ) 。 《方案》指出因地制宜推廣燃煤替代模式。秸稈能源化利用， 加強(qiáng)秸稈收、 儲(chǔ)、 運(yùn)體系建設(shè)，對(duì)使用生物質(zhì)成型燃料為農(nóng)戶和農(nóng)業(yè)生產(chǎn)單位冬季供暖的，每噸財(cái)政補(bǔ)貼 300 元。煤改太陽(yáng)能， 在住宅保溫措施到位、經(jīng)濟(jì)條件較好的農(nóng)戶，擴(kuò)大煤改太陽(yáng)能使用規(guī)模，每個(gè)示范戶財(cái)政補(bǔ)貼1.5 萬元。煤改電， 在電力保障、 住宅保溫條件較好的農(nóng)戶，擴(kuò)大碳纖維電采暖、電采暖鍋爐、 空氣源熱泵采暖使用規(guī)模， 每戶財(cái)政補(bǔ)貼 2700 元。主要考慮戶式供暖系統(tǒng)， 集中供暖系統(tǒng)暫不考慮。
三、太陽(yáng)能在村鎮(zhèn)供暖中的應(yīng)用
1. 太陽(yáng)能供暖形式
太陽(yáng)能系統(tǒng)供暖形式主要分為被動(dòng)式太陽(yáng)能供暖、 太陽(yáng)能熱水供暖、 太陽(yáng)能空氣供暖; 蓄熱方式分為水蓄熱、 圍護(hù)結(jié)構(gòu)蓄熱、 卵石床蓄熱、 地下土壤蓄熱;從輔助熱源形式分為電加熱、 熱泵、 生物質(zhì)爐;從應(yīng)用基礎(chǔ)分為圍護(hù)結(jié)構(gòu)保溫滿足 50%以上的節(jié)能標(biāo)準(zhǔn)、 主被動(dòng)結(jié)合。
2. 太陽(yáng)能供暖系統(tǒng)特點(diǎn)
針對(duì)太陽(yáng)能的間歇性和不可靠性，為確保供能穩(wěn)定，通常太陽(yáng)能供暖系統(tǒng)需要設(shè)置輔助能源系統(tǒng)和蓄熱系統(tǒng); 太陽(yáng)能供暖系統(tǒng)技術(shù)較復(fù)雜， 初投資較高，但運(yùn)行費(fèi)用較低， 節(jié)能效益顯著。系統(tǒng)容量宜按使用頻率最大的基本供暖負(fù)荷選型， 推動(dòng)太陽(yáng)能系統(tǒng)全年持續(xù)滿負(fù)荷有效運(yùn)行，充分發(fā)揮系統(tǒng)的節(jié)能減排效益，系統(tǒng)高峰負(fù)荷可由初投資較低的常規(guī)能源系統(tǒng)調(diào)峰， 以保證能源需求。系統(tǒng)運(yùn)行控制應(yīng)優(yōu)先使用太陽(yáng)能為減少熱損，提高集熱系統(tǒng)效率，供暖系統(tǒng)工作溫度在可能的情況下盡量降低。
3. 太陽(yáng)能熱水供暖系統(tǒng)推廣的主要障礙及應(yīng)對(duì)措施
(1)經(jīng)濟(jì)性
現(xiàn)狀：每平方米建筑面積太陽(yáng)能供暖系統(tǒng)造價(jià)在 200 元以上?？刹扇〈胧航ㄖ?jié)能設(shè)計(jì)標(biāo)準(zhǔn)必須得到有效實(shí)施以便盡量降低建筑供熱負(fù)荷，采用主被動(dòng)結(jié)合的方式，利用被動(dòng)太陽(yáng)得熱降低主動(dòng)系統(tǒng)負(fù)荷通過技術(shù)經(jīng)濟(jì)比較合理選擇蓄熱系統(tǒng)和蓄熱容量， 選取適當(dāng)?shù)奶?yáng)能保證率， 開發(fā)更為高效低價(jià)的集熱裝置和集熱方式。
(2)防凍
現(xiàn)狀： 太陽(yáng)能集熱系統(tǒng)長(zhǎng)期暴露在室外， 且可能遭遇連續(xù)雨雪天氣， 必須采取有效的防凍措施。可采取措施： 管路中充注防凍液防凍， 平板集熱器采用排空方式防凍，真空管集熱器采用管路電伴熱方式防凍， 水箱熱水反沖加熱防凍。
3)防過熱
現(xiàn)狀：?jiǎn)渭兊墓┡到y(tǒng)在非供暖季面臨熱量浪費(fèi)， 集熱器過熱。
可采取措施：采用季節(jié)蓄熱將非供暖季熱量轉(zhuǎn)移到供暖季使用， 供暖系統(tǒng)與空調(diào)、 熱水系統(tǒng)形成綜合利用系統(tǒng)， 全年向建筑提供相應(yīng)服務(wù)， 可在嚴(yán)寒地區(qū)與土壤與熱泵系統(tǒng)聯(lián)合運(yùn)行，非供暖季太陽(yáng)得熱回灌地下，解決熱泵系統(tǒng)得熱不平衡問題; 采用耐高溫的集熱器和系統(tǒng)， 非供暖季硬抗采用苫布遮擋， 風(fēng)冷降溫等措施防止集熱系統(tǒng)過熱。
(4)系統(tǒng)技術(shù)復(fù)雜， 缺少成熟的產(chǎn)業(yè)支撐
現(xiàn)狀：用戶很難依靠自己的力量運(yùn)行維護(hù)系統(tǒng)，相關(guān)工程很難在市場(chǎng)上采購(gòu)到專門為太陽(yáng)能供暖設(shè)計(jì)的設(shè)備器材。
可采取措施：系統(tǒng)實(shí)現(xiàn)高度的模塊化和集成化，減少現(xiàn)場(chǎng)安裝維護(hù)和維修工作量與太陽(yáng)能供熱系統(tǒng)相配套的加熱器、 水箱、 熱交換器等附件的開發(fā)和產(chǎn)業(yè)化太陽(yáng)能空氣供暖。
4. 太陽(yáng)能空氣供暖
太陽(yáng)能的另一種系統(tǒng)形式——太陽(yáng)能空氣供暖，由于工作溫度范圍較廣，不存在冬季凍結(jié)問題，空氣不會(huì)腐蝕集熱器和管路，但會(huì)有除塵需求， 空氣系統(tǒng)對(duì)集熱器的承壓、 密封等要求不太嚴(yán)格， 即使有少量泄露， 對(duì)系統(tǒng)的運(yùn)行和效率不會(huì)產(chǎn)生較大的影響; 空氣集熱反應(yīng)速度快， 受日照后出熱空氣時(shí)間短， 工質(zhì)再加熱的熱損失小， 太陽(yáng)能空氣采暖可旁路送入新風(fēng)，有效解決由于房間氣密性高造成的新風(fēng)供應(yīng)不足的問題;空氣集熱器直接加熱空氣用于采暖， 無需二次換熱，提高了采暖效率可提取大于 100℃ 的空氣溫度，通過風(fēng)水換熱器可同時(shí)實(shí)現(xiàn)熱水供應(yīng);在非供暖季通過管路的切換系統(tǒng)可用于強(qiáng)化室內(nèi)通風(fēng)，既不產(chǎn)生過熱又可以有效改善室內(nèi)環(huán)境。
結(jié)語(yǔ)
太陽(yáng)能供暖系統(tǒng)是太陽(yáng)能熱利用系統(tǒng)當(dāng)前的主要發(fā)展趨勢(shì)，但仍有較多的問題需要解決以支撐該項(xiàng)技術(shù)的規(guī)?；茝V; 以空氣為介質(zhì)的太陽(yáng)能空氣供暖系統(tǒng)以其價(jià)廉無防凍泄露危險(xiǎn)簡(jiǎn)單可靠的特點(diǎn)也將成為村鎮(zhèn)地區(qū)獨(dú)棟建筑供暖的新興方向之一。
