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淺層地熱能供暖在北京農村應用的調查

來源《中國地熱能》 時間:6/12/2018

根據習主席關於清潔供暖的指示和黨的十九大提出的必須推動綠色產品和生態服務的資產化,讓綠色產品、生態產品成為生產力,使生態優勢能夠轉化成為經濟優勢的相關精神,2017年國家發展改革委、國土資源部、環境保護部等六部門聯合發佈了《關於加快淺層地熱能開發利用促進北方採暖地區燃煤減量替代的通知》。主要內容是,以京津冀及周邊地區等北方採暖地區為重點,到2020年,淺層地熱能在供熱(冷)領域得到有效應用,應用水準得到較大提升,讓高效綠色的淺層地熱能能在替代民用散煤供熱(冷)方面發揮積極作用。

在我國北方,農村是民用散煤應用的主要區域之一,冬季主要用燃煤採暖。與城市相比農村供暖又有自身的特點。為提高北京市的空氣品質,近幾年北京市在農村大力推進煤改清潔能源工作,其中已有一些農村開始應用淺層地熱能供暖。為了解在北方採暖地區中,農村淺層地熱能應用的條件和實際效果,村民對淺層地熱能供暖有什麼意見和要求,以及農村改用淺層地熱能供暖的過程、遇到的問題和解決的辦法,北京市農業職業學院調查組進行了農村應用淺層地熱能的分類型調查。

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典型深山區農村的調查

禪房村屬門頭溝區妙峰山鎮,距門頭溝城區約35公里,海拔881米,2015年冬季室外最低氣溫-25℃,非常寒冷。全村104戶村民,2016年人均收入約6000元左右,是典型的北方純山村。為改善村民居住環境,推動山區村發展,2013年,禪房村被北京市政府確定為險村搬遷改造村。2017年年底已經完成改造82戶,改造後村民住房為集中的連排兩層灰色小樓,上下兩層,四室兩廳兩衛一廚,戶的收入不高,新村的清潔供暖既需保證萬無一失,同時費用又要農戶能夠接受。

該村清潔能源供暖為北京市科委試點的淺層地熱能供暖專案。選擇專案前,該村村委通過調查瞭解到,本鎮水峪嘴村村委會的辦公樓應用淺層地熱能的地源熱泵系統,實際運行費用低,使用方便,系統可靠,從多年使用數據看,用使用淺層地熱能的地源熱泵系統的地能溫度相對恒定,供給溫度相對有保證,能夠符合深山嚴寒地區保證供暖的需求。地源熱泵系統供暖的費用低,農戶能承擔。根據本村的條件,經多次研究,決定採用利用淺層地熱能的地源熱泵系統。經公開投標招標,在地源熱泵系統中選擇了安裝每戶獨立運行的地能熱寶系統,地源熱泵安裝與住房建設基本同步進行。住房建成後,在每家的房後石灰岩層下打了三口100米深的取熱孔,(每個換熱孔能夠為50平方米左右的房間提供熱量)同時根據住房條件,每戶安裝了5台獨立的熱泵機組。

地能熱寶系統能實現人在哪屋就開哪屋設備,使用時根據用戶的需要開動相應房間的機組,使用方法與空調機基本相同。從調查看,該村居民多數為老年人,多數戶常住只有兩三口人,白天一般根據生活需要僅開一、二組設備,雖然電費給予了補助,設備的節能性也很好,但絕大多數村民還是本著省著用的原則,盡可能減少開機的時間和數量,只有節假日子女們都回家時才開動全部設備。由於取暖能夠根據各房間的需要靈活控制,設備的效率又比較高,近兩年每戶取暖的運行費用大體一個取暖季2千元左右,較燒煤時還低,供暖溫度高,效果比燒煤好了很多,經過兩年的運行,村民普遍滿意。來此調查的北京市及門頭溝區領導看到結果也表示滿意。

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禪房村山高路險,坡陡彎多。雖然新農村建設時通了柏油路,但冬天下雪時交通仍是極為不便。為保證地能熱寶機組的正常運行,有關企業在村裏培養了兩名設備維修人員,留下了易損備件,能夠使設備出現的一般問題在村內及時得到解決,保障了供暖正常進行。

調查中同時瞭解到,由於該村地下全部為石灰岩,打取熱孔的費用較平原區高很多,在山區中安裝使用淺層地熱能的供暖設施需要財政給予更大的支持。

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使用淺層地熱能更替電蓄能採暖農村的調查

羅家墳村位於海澱區北部新區,從2009年至2013年,羅家墳村先後被評為“北京郊區文明生態村”和“首都精神文明村”。村內約108戶人,外來人口不多。該村地處平原,宅基地面積較大,村民多數為平房,戶住房面積在150平方米左右。住房和保溫條件較好。

2015年農村煤改電中將村中的燃煤鍋爐全部改為蓄能電暖氣,實現了清潔供暖。通過2年的使用,村民發現,蓄能電暖氣耗電大,使用費用高,運行費用高於使用燃煤。根據用戶調查,電蓄能供暖每戶3-7組電蓄能採暖器,戶外電源配電功率18KW,一個採暖季一戶電費少則5000元,多到12000元,費用高,農戶普遍反映承擔不起。且電暖氣蓄能時間有逐年下降的趨勢,使用費用每年有所上升。而本鎮的西閘村2016年在煤改電中採用了利用淺層地熱能的地源熱泵系統,使用的是地能熱寶,在同樣的年度,同樣的使用條件下,戶均取暖的運行費用不到本村的40%,一戶一年省了幾千元。在村民的強烈要求下,該村在2017年9月,經有關部門同意全部更換了使用淺層地熱能的地能熱寶系統。每戶打2到3個100米深的換熱孔(在土層條件下每個孔能夠為80平方米左右的房間提供基礎熱量),根據住房面積安裝了數量不等的地能熱寶系統,每個設備供暖面積約為30平方米。全村共安裝地能熱寶設備390套,設採集地能豎孔347個。更換地能熱寶後用戶反映,該系統的用電負荷僅有蓄能電暖氣的四分之一左右,過去一個大房間安裝的蓄能電暖氣為3600瓦,而地能熱寶系統提供同樣的熱量電負荷僅為900瓦,過去要在夜間穀電時蓄能,由於不知道第二天暖氣是否使用,故夜間每個蓄能電暖氣都要進行蓄能,有浪費能源的問題,而地能熱寶系統可以根據家庭的需要即時開啟,避免了能源的浪費或取暖的不足。雖然蓄能電暖氣以使用穀電為主,而地能熱寶系統平時開啟單位電費高一些,但總體來說,由於利用淺層地熱能的地能熱寶的效率高,使用靈活,供暖期間運行費用降低了60%左右。對於一些家裏有老人、孩子的家庭,運行費用的降低更為明顯,好的效果和低費用得到了村民的廣泛認可。如村民張大嬸,住房面積293.22平米,用蓄能電暖氣時一個採暖季7000元左右(1750元/月),2017年完成改造後一個月650元左右,節省電費63%,室內溫度也較過去有所提高,還更加方便。

為了保障設備的正常運行和及時維修,安裝地能熱寶的企業在設備安裝時吸收了本村兩名村民參加安裝工作,以瞭解和認識設備的構造,並吸收他們參加企業組織的對維修員工的技術培訓,冬夏兩季,設備運行時由該村受過培訓的村民負責設備小故障的維修和例行保養,保障了地能熱寶系統正常運行。

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鄰近城區,人口密集的老村調查

龍泉霧村位於龍泉鎮北部,距門頭溝區政府駐地大峪街道5km,現有人口4000餘人,其中農民2500人,居民900人,外來人口1200人,是老舊村街和新村交融的村莊。老村街道狹窄,道路彎曲;新村道路寬闊,住房相對整齊,主體是平房,有少數兩層自建樓房。該村有部分百年以上的古建築,有一些收入較高的住戶幾年前開始使用空氣源熱泵和電暖氣。龍泉霧村作為龍泉鎮的清潔能源供暖試點村,在清潔能源供暖工程實施前,村居“兩委”班子成員、部分黨員、村居民代表到各類供暖設備企業實地考察,討論關於採暖設備的採購及安裝工程的具體內容。並在參觀中聽取了已使用清潔能源村的村民見解。最終通過村、居委會的民主程式,決定龍泉霧村整村使用利用淺層地熱能的地源熱泵系統,少數未能安裝地源熱泵設備的住戶採取空氣源設備和儲能式電暖器。共計安裝採暖設備1920戶,惠民涉及人口4048人,總供熱面積38萬平方米。在2016採暖季之前,全村“煤改電”工作全部完成。

經協商,具體設備選用了使用單井迴圈地能熱寶系統,全村總共分9個區域實施,地能採集總共設計了32套,地能發熱站設計了12套,由採集系統採集的地下熱能集中供應到地能發熱站,輸送地熱能到農民家庭,根據住房面積等安裝分體的熱泵,每個熱泵供暖約30平方米。家庭根據生活需要開啟熱泵系統,為需要供熱的房間供暖、製冷和提供生活熱水。村民向供熱站交納每平方米每採暖季8元的基礎熱源費用,各家具體取暖費用主要取決於家庭設備開啟的時間,主要是設備的電費。由於能夠根據居住的需要開動設備,絕大多數家庭費用比較省。如有的農戶客廳面積較大,安裝了兩個熱泵系統,由於多數時間一個系統也可保障供暖,在這種條件下,農民只開一個設備供暖,明顯節省了能源。這個專案獲評了門頭溝區2017年的節能低碳技術示範案例。有關調查反映,從對農戶的經濟承擔能力來看,該系統是非常有優勢的。村委會有關負責人說:“這次給我們村實施‘煤改電’,不僅補貼完善,採暖設備成本低,還用上了峰穀電價;最重要的是提高了生活水準,告別了煙火繚繞的時代,而且消除安全隱患,減少了煤氣中毒情況的發生,既方便了村民,還清潔了空氣。全村改成清潔能源取暖以後,這冬天村裏的垃圾都少了1/3,以前一家燒多少煤就扔出多少煤渣,現在改成電取暖,這環境都乾淨了不少。”

為保障設備的運行,有關企業在村裏設有5個保障小組,十幾個維修保障人員,負責地能採集和家庭內設備的維修及地能發熱站的運行。保障人員由企業培養的村內人員擔任,主體是本村的村民,供暖、製冷期間負責保障設備的開啟、維護和正常運行。

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平原農村的調查

西閘村是海澱區的偏遠行政村,與昌平區相鄰,與中心城區距離較遠,農戶284戶,產業以林果為主,村內有少量的外來人口。該村農戶宅基地面積較大,以平房為主,農戶住房面積普遍在270m2左右,以其他方式,在現有電力負荷條件下不能滿足清潔供暖需求。通過詳細考察,包括由鎮領導帶隊組織的到恒有源公司的考察,以及村領導、村民到已經完成煤改清潔能源農村的考察。經村領導研究,村民代表大會討論,決定採用恒有源的地能熱寶系統替代各家燒煤的小鍋爐,共改造213戶。

雖然煤改清潔能源是好事,但村民對新事物需要一個接受的過程。“大家燒了這麼多年的煤,已經習慣了。”西閘村村委會的工作人員說,初期入戶調研的時候,有些村民對無煤化改造不理解,也不知道地源熱泵是怎麼回事,有抵觸心理。之後村裏堅持走群眾路線,按照“試點先行、梯次展開、滾動推進”的策略開展工作,在西閘村選取了1戶住戶試點安裝地源熱泵。試點戶完工後,村民紛紛去參觀使用情況,所有疑問得到滿意答復後,大家對無煤化工作都很支持,推進的速度也很快。此外,針對村民比較關注的後期設備的使用和維護問題,廠家負責人表示,售後服務有保障,請村民放心,電取暖設備6年免費保修,10年內保修不收取工時費,終身有償保修。

安裝地源熱泵系統的工作量較大,為了在一個月內完成該村的安裝工作,恒有源先後組織了600多人的隊伍,分別完成入戶設計,與村民簽訂合同,打取熱孔(每戶四個,每個深75m。以下是岩石層,難以繼續打)安裝室外機,室內的風機盤管,以及調試設備等工作。工程完成後,農戶可得到供熱、製冷和日常生活用水,其中生活熱水的電能消耗為常規電熱水器的1/3。

安裝期間恒有源公司在村內安置了6個集裝箱辦公房,搭了32個帳蓬,圍檔了800m2的場地用於放置工程用材、設備、工具等,並設有臨時停車場。為不影響村民正常生活,甚至建有臨時衛生間。施工對已有路面等損壞較大,設備安裝後還有一個恢復路面的工程。由於事前進行了大量的工作,村民對施工產生的影響能夠理解,並配合工程的實施。有三個西閘村的村民參與了地源熱泵安裝的工程,恒有源公司對三人進行了培訓,為日後村內設備維修做了人才準備。在安裝調試階段,在村內設立了供熱服務室,有專人值班,負責解決供熱期產生的問題,維修時有視頻與恒有源公司聯繫,村內有必要的配件。

經過兩年的運行,抽樣調查反映,多數人家一個供暖季供暖電費平均每平方米10元左右,個別人家住房面積大,常住人口少,平均每平方米取暖電費低於10元,這個村村民家中主要選用了風機盤管終端,不但冬季取暖,夏天也可製冷,夏季製冷電費低於空調機,大部分家庭還選用了熱水系統,產生熱水的電能消耗是電熱水器的三分之一左右,完善的系統提高了村民的生活水準,受到村民的好評。

通過上述四個類型農村的調查可以看出,目前我國開發的淺層地熱能供暖系統適用北京農村絕大多數農村的條件,使用效果良好,運行可靠,運行費用低,受到了領導的好評和農村、農民的歡迎,通過完善相關政策可以在北方農村大面積推廣。

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