新农村建设地源热泵系统利用分析

新农村建设中的新能源利用纪实

Report on New Energy Utilization in The New Countryside Construction  

北京英沣特能源技术有限公司  庄永卫

Zhuang Yongwei

Beijing Infant Energy Tech. Co., Ltd.

摘要：本文分析了我国北方地区农村居民采暖的现状，指出了新农村建设中的能源问题，并提出了目前农村地区采用地源热泵系统的瓶颈和解决方式。同时，根据北京英沣特能源技术有限公司五年来在新农村建设中所进行的地源热泵系统实践，总结了一系列的经验。本文介绍了公司在地源热泵系统中的一些专利技术（地源热泵系统专用末端设备、大温差空调末端设备和一拖多小型地源热泵），最后介绍了几个工程的实际运行情况。

关键词：新农村建设，新能源，地源热泵

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、对农村冬季采暖现状的调研

就目前来看，我国农村广大地区居民的采暖方式比较落后，以燃煤为主，还有一些地区仍然烧柴。因为目前适合农村选用的新型采暖技术不多，很多居民只好选用燃煤的土制采暖炉采暖（土暖气），甚至很多地区仍靠小煤炉、火炕等取暖。

北京市科委的一份调查报告说明了此情况：2006年，北京市科委在10个远郊区县组织开展了农村能源调研工作，共走访1000户农民家庭，获得有效调研问卷900余份，初步摸清了农村能源利用的“家底”。调研结果显示，北京农村居民家庭能源消费类型基本上完成了由初级能源向商品能源的转化。农村家庭平均年用煤2.9吨，用电920kwh，液化气3~4罐。在家庭总能源消费中煤炭占74%，电力占13%，液化气占8%，秸秆等生物质能源仅占5%。农村居民家庭所消费的每2.9吨煤中用于采暖的达到2.3吨，比例接近80%。按照热量折算，农村家庭能源消费中的60%左右用于冬季采暖，78%的家庭认为采暖负担重。北京10个远郊区县农业户籍家庭年总燃煤量高达300万吨（折标煤215万吨），用于采暖的达240万吨（折标煤170万吨、CO₂ 445万吨、SO₂ 1.45万吨、NO_x 1.26万吨）。

通过以上调查报告的数据分析不难看出：解决农村的采暖问题应是新农村建设中能源问题的重点方向。

二、广大农村采用地源热泵系统的瓶颈与解决方式

由于中国广大农村地域广阔，天然地具有使用地源热泵系统的条件。

据我们在北京地区农村的调研，一户建筑面积100m²的农家小院，2007～2008年度冬季的燃煤费用约为1500～1800元，室内温度为15℃左右。由于2008年燃煤价格的大幅上涨，冬季采暖的费用也会大大增加。

在这一背景下，采用水源、地源热泵系统自然是一种很好的选择，这是由于居民电价普遍不高，在0.5元/kwh的价格水平上，使得冬季采暖的费用可控制在18元/m²左右。

但是，我们也不得不看到，在农村地区推广水/地源热泵技术的确存在很多瓶颈，其难度主要在于：

1、水、地源热泵系统的初投资较高，单体型住宅单平方米造价通常都在350～400元左右，集中型楼房住宅单平方米造价通常都在150～200元左右，造成了农村居民使用不起的局面。

2、农村建筑保温普遍较差，造成热损失较大，继而造成采暖负荷大和运行费用的偏高。

3、由于目前水、地源热泵系统大都用于公共建筑当中，因而系统的使用都有专业的技术人员参与。而当普通居民家庭使用，尤其是农村家庭使用时，往往造成使用操作上的失误，严重时会导致系统的损坏。

4、使用费用仍然偏高，需要生产厂家从技术上、政府从政策上提供更多的支持。

针对以上问题所在，我们应该从问题入手，提出解决问题的方式、方法：

1、首先，要针对于不同地域、不同形式的农村建筑特点，提出适合该建筑的水/地源热泵系统方案，使得投资更低。

（1）、对于新农村建设中搬入楼房的集中采暖用户，应优先考虑集中式水/地源热泵系统，也可考虑集中提供水源，各户采用小型户式地源热泵机组的方案。系统热源部分的投资可控制在80元/m²，末端系统应优先考虑地板采暖系统，末端系统的投资应控制在40～70元/m²，整体投资可控制在120～150元/ m²之内。

（2）、对于新农村建设中保持单体农家小院的用户，应优先考虑地源热泵系统，系统的总投资可控制在300元/m²之内。

2、针对不同建筑结构的农村用户，应因地制宜，户内末端形式可采取多种形式。

对于以采暖为主的建筑，可考虑采用地板采暖的方式，初投资小，采暖效果好。

对于冷暖均有需求的用户，末端应根据建筑及装修的要求，可采用传统中央空调的末端——风机盘管、也可采用家用空调中壁挂机和柜机的形式。可明装，也可暗装，完全根据用户的需求。

3、在使用方式上，可以参照家用空调的模式，既可采用遥控器来控制热泵机组及末端的启停和温度控制，也可以采用三速开关的形式来进行控制。目的在于使得操作更加简单、易懂。

4、同时，我们也呼吁政府能在政策上给予一定的扶持。如，对采用水/地源热泵的农村用户给予一定的补贴。

另外，由于农村用户采暖使用的时段大都在夜间，因此，希望政府有关部门能够针对农村用户出台和城市用户一样的峰谷电价政策。如果这一政策能够实施，则农村水/地源热泵的用户能够有望将采暖费用控制在10～12元/m²，这将极大地促进农村家庭采用水/地源热泵系统的积极性。

三、英沣特热泵能源系统在新农村建设中的经验

北京英沣特能源技术有限公司系中日合资企业——日江电器制造有限公司投资的专门从事热泵系统技术研发、产品制造和系统集成的北京市高新技术企业。公司重点引进欧洲的热泵技术和日本的小型换热器技术，并结合国内的系统特点，开发一系列节能技术产品。

公司专利产品之一———热泵系统专用末端设备（准逆流式风机盘管），是针对于目前水/地源热泵系统专门研发的末端设备。准逆流式风机盘管在常规空调末端的基础上，将夏季冷冻水的供回水温度提高到了11/16℃，使得夏季热泵机组的效率提高了12%；同时将冬季供暖水的供回水温度降低到了40/35℃，使得冬季热泵机组的效率提高了25～30%。同时对于供冷要求不高的建筑，夏季还可以采用地下水或地源侧供水直接用于末端供冷。而在北方高寒地区，夏季可完全采用地下水或地源侧供水直接供冷，满足空调需求。

公司专利产品之二———大温差空调末端设备将夏季冷冻水的供回水温度提高到了8/16℃，使得夏季热泵机组的效率提高了3%；同时将冬季供暖水的供回水温度降低到了43/35℃，使得冬季热泵机组的效率提高了6～10%。同时由于末端供回水温差的加大，使得末端系统输配的功耗降低约30%，因而系统总体的运行费用可降低约10%。另外，采用大温差空调系统可以将末端的管路、阀门、保温等缩减一个型号，从而使初投资得到降低。

公司专利产品之三———一拖多小型地源热泵，特别适合于典型的小户型家庭（200m²以下建筑），可实现多个房间的独立控制。在房间设置独立压缩机，制冷剂直接进入各个房间。由于该系统减少了末端系统的二次换热，从而使机组夏季工况的蒸发温度提高了5℃，因此效率提高了15%；而在冬季冷凝温度降低5℃，效率也同样提高了10～15%。

该系统的另外一个优势在于节省了末端循环的水泵，从而没有了末端长期运行的水泵的功耗，运行费用将得到进一步降低。

同时，该模式源于家用空调的理念，哪个房间需要，就开启哪个房间的空调，因此，对于大多数的普通居民用户而言，较集中的中央空调系统要更加节能。

这个系统还采用了家用空调所普及的使用模式——手持式遥控器，大大方便了普通居民用户，使用者只需在室内用遥控器即可开启热泵系统。

源于国内最早的家用空调生产企业之一，英沣特的地源热泵系统具有多种形式，带有典型的家用空调特征。有了多种形式的水/地源热泵系统，使得用户有了更多地选择，英沣特热泵系统才得以适合更多的农村用户。

从2003年起，北京英沣特能源技术有限公司就开始在广大农村推广水/地源热泵系统了。五年的时间里，针对农村市场，公司不断开发、研制更适合于这一市场的产品。直至目前，公司已在北京、山东等地农村陆续完成了20余万m²的工程，涉及北京大兴区青云店镇泥营村、大兴瀛海镇石太庄、山东淄博张店区彭家新村、房东新村、房西新村、范家新村、高北新村、博山区白塔镇大海眼村、山东莱州西王村、大原家村、龙口市东江镇庄头村、和平村等四十余个村庄。从这些工程中，我们积累了大量的实际经验。                           

英沣特地源热泵系统包括：水水型热泵机组、水风型热泵机组、水氟型（直接膨胀型）热泵机组等。末端形式包括地板采暖、风机盘管（明装或暗装）、豪华柜机及壁挂机等。

四、英沣特热泵能源系统在新农村建设中实际运行状况

北京英沣特能源技术有限公司在新农村建设过程中，特别注意实际的运行情况，现以两个已建成的农村项目为例，进行说明：

1、山东省淄博市博山区白塔镇大海眼村水源热泵项目：大海眼村采暖面积总计3000m²，采用水源热泵系统，地板采暖，其电价为0.65元/kwh。每年采暖运行100天，折合运行费用为14元/m²。初投资为98元/ m²。

2、北京大兴区青云店镇泥营村地源热泵示范工程：2007年末～2008年初，我们在该村的三个典型农户中开展了北京地区地源热泵改造工程及使用情况的调研，测试结果如下：

  图2 新农村地源热泵系统示范工程测试结果

民宅：二层，面积290平方米，采用地源热泵主机结合风机盘管；

民宅设集中热泵机房，置于原采暖燃煤锅炉房内，内设空调及采暖热泵主辅机系统；室外利用有效面积布置地埋管系统并连至热泵机房；初投资为280元/ m²。

经对比发现，其运行费用与理论计算接近，约18元/m²。

图3 北京新农村地源热泵系统示范工程施工现场

经实测分析，整理北京新农村地源热泵系统示范工程的结果如下：

这些调查显示，通过一定的技术手段和合理的配置，可以将地源热泵的初投资和运行费用降低到农村用户可接受的水平；水、地源热泵技术在广大农村具有广阔的天地。