摘要：本文简述了济南地区的气候特点，阐述了现有农宅供暖方式的特点及存在问题，提出了济南地区改善农宅围护结构的具体措施以及供暖系统改造的方案。从技术性、经济性、节能性分析了太阳能-空气源热泵在济南农村地区的可行性，并建议该技术在济南农村进行推广使用。
关键词：煤改电；农村；供暖；太阳能；空气源热泵；节能
1引言
煤炭等化石燃料的燃烧是大气污染物和温室气体排放的主要来源，燃煤在山东济南地区的污染贡献中约占22.4%，其中民用散煤占燃煤总量的17%[1]。在近些年对煤炭的频繁燃烧过程中，所造成的生态污染已经严重影响到了我们的生存环境。其所释放的灰渣、排放的有害气体等是造成现代空气质量下降和室外环境污染加重的元凶，给人们的生产生活带来了严重影响。作为清洁能源改造方式，“煤改电”技术与政策越来越受到关注。
2济南地区气候特点
济南属于暖温带气候区，由于所处的地理位置，形成了夏热冬冷、四季分明的大陆性季风气候。济南年平均气温为14.7℃，年平均降水量为671.1mm，年日照时数2616.8小时。最冷月为1月，月平均气温为-0.4℃，最热月为7月，月平均气温为27.5℃[2]。
图1 济南每月的日均最低温度和日均最高温度
3济南农村供暖的特点及存在问题
（1）山东地区农村一般采用土煤炉的传统采暖方式，该种方式初投资少，系统简单，但是运行费用高、环境污染严重、室内供热效果差。另外，煤炉燃烧是导致环境污染的主要原因之一。因此农村的供暖方式有待改善。
（2）传统农村的围护结构大部分没有保温材料，而且由于墙体材料的导热系数不同，热桥现象严重；门窗缝隙密封不严,冷空气渗透严重；屋顶采用平瓦屋面,保温隔热性能较差。因此，建筑围护结构保暖性能差、室内散热严重，是农村采暖效果不好的一个重要原因。
4不同供暖方式的优缺点分析
4.1热电联产供暖
热电联产是利用发电时产生电力的同时，将工作介质产生的热能以蒸汽或热水形式向用户供热的生产方式。热电联产方式可以大大提高能源利用率、减少CO2排放量、改善环境。热电联产具有规模大、效率高、环境保护易于实现等优点，同时也具有热网投资大、运行损耗大等缺点。它适用于热负荷集中的工厂区或城区供热。
4.2锅炉供暖
锅炉供暖是大、中、小城镇普遍选取的一种供暖方式。以煤、油、天然气等为燃料，把燃料加热到一定温度并通过泵输送至末端设备从而达到供暖目的。锅炉供暖的优点是无论在南北方地区均可被采用、供暖效果稳定。其缺点是与新兴热泵技术相比运行费用较高，在建设初期系统利用率低，占用单独的锅炉房，锅炉及锅炉房散热损失不能利用。最重要的是锅炉燃烧而排放的污染物造成环境破坏严重，因此寻找清洁的，可再生能源才是供暖的发展之路。
4.3主动式太阳能供暖
主动式太阳能供暖是利用太阳辐射加热太阳能集热器内的集热介质，将能量储存在蓄热水箱之中，蓄热水箱连接室内的末端供暖设备，在循环水泵的作用下将蓄热水箱中热量传递给末端，从而达到加热室内温度的目的。主动式太阳能供暖的优点是运行费用低、绿色、环保、节能；缺点是初投资较高、必须设置辅助热源。
5农村“煤改电”
5.1改善农宅围护结构
原有农村建筑围护结构没有保温材料，而且门窗的气密性较差，保温性能不好是农村供暖达不到室内舒适性温度的重要原因。因此，加强门窗的气密性、增加围护结构的保温性能、增加建筑节能、减少散热损失，是改善农村供暖问题的关键。对于济南农村地区，建议可以采取如下措施改善围护结构的保温性能：
（1）外墙外部填加保温材料。应尽量采用保温节能墙体，减少住宅的耗热量。一种既经济又简单的保温处理方法是在原有砖墙外侧加抹一定厚度的膨胀岩保温砂浆。
（2）门窗增加玻璃层数。济南农村大多采用单层窗户，漏风严重，可以采用增加玻璃的层数，来减少冷风渗透。可采用单框双玻风窗，玻璃之间的空气也可以起到一定的保温效果；同时还要增强门窗与墙体之间的密闭性。
（3）屋顶增加保温材料。最简单的方法是制作吊顶，减少冬天的热量散失，增强夏季的隔热效果。
5.2改变供暖方式，利用可再生能源
5.2.1济南太阳能资源状况
太阳能是一种清洁、可持续利用的能源，其经济性好，节能环保，必然是人类在未来生活中使用的主要能源之一。济南的年平均日照时数大约在2394.7小时左右，年平均日照百分率超过50%。取各县区平均值作为济南地区太阳总辐射量。
太阳能相较原有的传统供暖系统而言，不仅可以冬季用来供暖，其他三个季节也可以为农宅供应热水，而且运行费用极低。
5.2.2太阳能-空气源热泵系统
在北方如果单独使用空气源热泵，由于室外温度较低时会出现结霜、运行效率下降等一系列问题，而单独使用太阳能则会出现阴雨天，太阳能储热不够等问题。因此，位居北方的济南供暖应考虑采用太阳能-空气源热泵联合供暖系统，这样，既能有效利用可再生能源，又环保经济，可以满足冬季农村的室内温度需求。
6总结
改善农宅围护结构，增强墙体、屋顶、地面的保暖、节能性，增强门窗之间的气密性，发展清洁的可再生能源，改变供暖方式是改造济南农村供暖问题的关键；充分发挥各种供暖方式的优势，优势互补可以更好地满足人们对供热的需求。采用复合供暖系统是农村取暖的重要方式。太阳能-空气源热泵空调系统是清洁、节能的供暖系统，其节能率接近60%，运行费用低，回收周期短，应当在济南农村地区大力推广与使用。
参考文献
[1]Bi,Xiaohui,FengYingchang,2007.Source Apportionment of PM10 in Six Cities of Northern China,Atmospheric Environment,42(5),903-912.
[2]北京市环境保护局.北京市正式发布PM2.5来源解析研究成果[DB/OL].http://www.bjepb.gov.cn/bjepb/323265/340674/396253/index.html。
[3]张耀军,崔千祥.山东农村民宅的热环境改进措施[J].山东农业大报,2008,39(1):69-72
[4]李盼.北京郊区农宅外围护结构的节能技术研究北京林业大学[J].2008.32（9）：66-69.
[5]董旭光.山东省太阳资源评估[J].兰州大学.2009.30(1):16-22
[6]于涛,乔春珍,赵玉清.空气源热泵+散热器低温采暖在北京农村地区应用的综合性分析[J].节能,2014,12:51-54
论文作者:刘畅
论文发表刊物:《基层建设》2019年第23期
论文发表时间:2019/11/11
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