沁水县地貌以山地丘陵为主,四面环山，冬季气候寒冷，农村多采用以家庭为单位的分散式取暖方式，且沁水地区资源种类丰富,冬季取暖方式多样化，基于各种取暖方式的成本及能源利用率有所差异，本文通过对农村地区各种取暖方式的调研，从能源利用率，经济效益、间接效益三方面进行对比分析，确定电能取暖方式的可行性。

目前，沁水地区常用的取暖方式主要有燃烧原煤、天然气、电能取暖三种方式。考虑到不同房屋结构、墙体材料厚度、窗户密闭等诸多因素的影响，可能造成取暖效果的差异，我们假定一理想环境：供暖面积为60平方米的房间，门窗封闭良好，室内采暖温度为18℃。根据《公共建筑节能设计标准》（GB501-2005）中严寒地区建筑围护饥饿哦股产热系数规定，按建筑体型系数为0.4估算，围护结构的平均传热系数取0.5，可计算出单位采暖面积的理论耗热量为20W/㎡。综合考虑门、窗（密闭性）等部分的耗热量，则实际建筑单位面积耗热量应为35W/ ㎡。

按照室内设计温度为18℃，供热面积为为40㎡，计算可知，本项目小时最大热负荷为：

Qmax=F×q=60㎡×35W/㎡=2.1kW=2.1×3600kJ/h=0.00756 GJ/h

式中：F-所需供热面积（㎡）

      q-供热热指标（W/㎡）

则根据《城市热力网设计规范》（CJJ34-2002）；

本项目采暖全年耗热量：

Qah=0.08NQh（ti-ta）/（ti-to.h）

式中：Qah-采暖全年耗热量，GJ/a；

      N-采暖期天数，天；

      Qh-采暖设计热负荷（kW）

      ti、ta、to.h-分别为采暖室内、平均室外、采暖室外计算温度（℃）；

在沁水地区，核定采暖天数=150天，室内温度ti=18℃，室外采暖最低计算温度为to.h=-18℃，室外采暖平均计算温度为ta=-5℃。

则上式为：

Qah=0.08×150×Qmax×[18-(-5) ]/[18-(-18)]

   =0.08×150×Qh×23/36

   =8.28Qh =8.28×2.1=17.388(GJ) 

为统一起见，将Qh的单位由kW变为GJ/h输入，通过变换，可得：

8.28Qh=8.28×（1000000/3600）Qh=2300Qh

Q=2300Qh（GJ/a）

 =2300×0.00756=17.388（GJ/a）

折标准煤0.6 吨（1吨标煤=29.26GJ）

利用率

目前，我国北方农村地区的冬季取暖方式主要是以燃煤为主的分散式取暖方式。以我们实地调查的保定地区部分农村为例，冬季取暖以燃烧原煤或蜂窝煤为主，辅之以燃烧柴薪，而农村家庭做饭主要以液化石油气为主，部分家庭的取暖系统与做饭系统合二为一。然而这种取暖方式的能源利用率较低，小型的燃煤炉存在燃煤不充分、热耗散较大等一系列问题。总体上，能源利用率在40%-50%之间，可见在能源利用率方面还有很大的提升空间。若采取集中供暖的方式可以大幅度的提升能源利用率。若设计室温为14-16℃，假设每户供暖面积为70平方米，分散供暖平均到每户需要2520kg，而集中供暖则需要1750kg。如果采取燃煤的方式进行集中供暖，不仅能够提高煤炭的燃烧率，而且相应的配套设施的建设能够减少热耗散。在某一些地区还可以采取用电、沼气、太阳能等方式进行集中供暖，但是，受到环境条件的，要根据农村当地实际情况选择何种方式来供暖。

2.1.2 减少环境污染，治理雾霾天气

煤炭是我国北方农村地区使用的主要能源，然而煤炭资源的大量使用必然加剧当地环境污染。煤炭的不合理使用是导致我国雾霾天气的主要原因。煤碳既包含有机质也包含无机质，主要由碳、氢、氧、氮、硫、磷等元素构成。当煤炭燃烧时，会产生大量的二氧化碳和部分二氧化硫等气体。二氧化碳易加重温室效应，二氧化硫是一种对人体有害的气体而且能够腐蚀金属、污染环境。再者如果煤炭燃烧后产生的大量炉渣没有有效处理，必定占用农村大片宝贵耕地，进而产生一系列问题。在农村采取集中供暖的方式在提高能源利用率的同时可以减少温室气体和对人体有害气体的排放。目前，大型的燃煤锅炉安装处理有害气体的装置，且燃烧效率较高，相对于普通的小型的燃煤炉，单位煤炭产生的废弃炉渣较少。通过集中供暖方式将有利于改善当前农村地区的环境污染现状。统筹城乡发展，必须把农村的节能减排问题放在重要位置上。

2.1.3 改善社会环境，提高生活质量

相对于城市来说，我国农村地区生活条件比较差，主要表现在基础设施落后、管理水平较低、缺乏公共服务理念、缺乏环境保护意识这些方面。我国农村地区生活条件的因素不仅仅是经济这一个因素，还包括一些、意识等因素。如果在农村地区采取集中供暖方式，将会在很大程度上改善农村地区的生活质量。首先，集中供暖相对于目前采取的分散式供暖费用支出更少，减少了农民在取暖方面的支出，将进一步提高农民的生活水平；再者，集中供暖相对于目前采取的分散式供暖安全系数更高，分散式供暖中，如果安全措施采取不当，很容易导致煤气中毒甚至死亡；最后，集中供暖相对于目前采取的分散式供暖服务效果更好，当前是我国城市化发展飞快的阶段，农村大量青壮年都到城市里打拼，留下的是众多老人和儿童，采取集中供暖大大方便了他们的日常生活。

2.2 可行性

2.2.1 支持

我国高度关注“三农”问题，近年来颁布了一系列支农惠农的，其中包括加大农村基础设施建设的力度。在我国“十二五规划”强农惠农加强社会主义新农村建设这一篇章中，明确提出改善农村的生产生活条件，其中包括提高乡镇村庄规划管理水平、加强农村基础设施建设、强化农村公共服务、推进农村环境综合治理，等方面。2013年一号文件明确提出，“改进农村公共服务机制，积极推进城乡公共资源均衡配置，加强农村基础设施建设，推进农村生态文明建设”。可见我国对于农村集中供暖等基础设施建设给予支持。在农村实施集中供暖将会进一步改善民生，实现统筹城乡协调发展。

2.2.2 财政支持

近年来，我国对农村的财政补贴很多，包括涉对农村基础设施建设的财政补助，对农村教育、文化、卫生、计划生育、环保、农业科技事业的财政补助，等等。我国对改善农村基础设施的便民工程给予大力支持，凡是纳入国家相关项目的农户，不仅会得到来自国家专项资金的补助，而且还会得到来自省、市、县三级的相关补助。而且国家鼓励社会资本投向新农村建设，“各行各业制定发展规划、安排项目、增加投资要主动向农村倾斜。引导国有企业参与和支持农业农村发展”。这样以来，在我国北方农村地区实施集中供暖工程，不会给当地农民带来难以承受的负担。财政支持使农民分享社会发展的成果有了保障，为新农村建设奠定了坚实的物质基础。对于该项目，预算初期建设费用为1143元/每户（不包括大型锅炉费用），对于初期建设费用可向部门申请财政补助，也可利用有效的融资方式向社会引进投资，即可解决资金问题，又可带动社会经济发展。

2.2.3 农民支持

我国北方地区农民普遍支持在农村实施集中供暖，目前分散型的供暖方式给村民的生活带来了众多的不便。为了了解农民相关意愿，我们走访多个村庄，将主要的调查地点设在河北省保定市马官营村和定州市西坂村，并且在辽宁省朝阳市土城子村黑龙江省七台河市新富村也进行了采样。实地调查结果发现农民不仅对集中供暖工程认可，而且愿意在人力和财力方面给予大力支持。首先，98%农户们认为当前的供暖形式存在众多弊端，给生活带来不便，其中包括不安全、不干净、价格贵、室温低、工作量大等一系列问题。而且每年都有因为煤气中毒而导致生病、死亡的事件发生。再者，农户们认为集中供暖有的很多优点，包括能够更好的赡养老人、节约用于供暖的时间、节约供暖成本、提高安全系数、提高生活质量等等。最后，绝大部分农户愿意参与农村集中供暖工程的建设与管理，这样将会减少相关工程建设的支出成本。 3 工程方案，以马官营村地区为例

3.1 锅炉选型与选址方案

联系了多家锅炉厂后，建议集中供暖工程选用常压卧式燃煤热水锅炉。常压卧式燃煤热水锅炉在结构上属于单锅筒纵置式，炉膛左右两侧装有水墙管，并形成翼形烟道，锅筒内布置螺纹烟管，采用漏煤极少的活动炉排，结构合理，热效率高，大大节约能耗。而且运行成本低，经久耐用，操作简单。由于该地区处于我国的季风区，季风气候显著，多为东南风。锅炉应该建设在下风向或垂直风向的郊外。综合考虑交通、环境等因素，最终确定了放置锅炉的位置。马官营村为400户左右，平均每家供热面积为70平米。故经热负荷计算可知其总的热负荷为0.9950MW～1.092546MW。若农村设计室温划为14～16℃，假设每户供暖面积为70平方米，则原有形式需要2520kg，集中供暖需要1750kg。煤价以700元/吨计，在原有形式为17元情况下，集中供暖形式每年节省593元。锅炉选用常压卧式燃煤热水锅炉，锅炉与辅机造价在18万左右，除尘设施选用湿式脱硫除尘器造价在3万到5万之间，组合后的总造价为1743元/户。

3.2 管道工程实施方案

实地调查马官营村，综合当地实际的房屋、道路布局，生态环境，风俗习惯等因素，认真听取了当地村民的建议，初步设计了该管道工程方案。从马官营村当地的卫星图发现当地道路、房屋规划不合理，需要综合考虑，计算最短的管道路线，并设计了马官营村集中供暖管道工程的图纸。如果在新农村地区实施管道工程，并将会减少管道铺设的长度。管道可能出现供热不均的现象。引起供热不均的主要原因是水力失调，热水采暖系统各用户或各散热设备中的实际流量与设计流量不相符，称为该用户或该散热设备水力失调。需要采取的措施是增大系统流量与多级并行。调节时可利用多级手段，不仅要对干线、支干线、支线、户线的阀门进行，还要对支户线、楼内水平分支、水平分支上垂直立管甚至分户支管的阀门进行调节，这就相当于需要3-8级，越接近于近端，调节力度越大，级数越多；越接近于末端调节力度越小、级数也越少。可以加大分户计量和按热收费的改造力度，每户入户安装超声波热量计，每个用户可以实现流量调节，对于整个管网的水力平衡有利。另外气堵，脏堵也会造成供热不均，可设置自动排气阀，并定期检查管道。

3.3 减少房屋热耗散工程方案

在减少房屋热耗散工程中，建议采取封窗厚墙方案，即增加窗户的密封性与加厚墙体结合。在房屋高度小于4.5米的时候，单层窗户渗透耗热量占维护结构总耗热量的25%，双层占15%，可见窗户的结构直接影响着房屋的热负荷数值，除了门窗高度之外，封窗的材料也是影响房屋热负荷数值的因素，窗户材料种类繁多，有木质、铝合金、塑钢等，且大多为单层，村民一般没有封窗习惯，所以如果不采取措施，在供暖过程中房屋耗热量必定很大。建议北方农村地区新建住宅外墙以37墙为主，窗户采用双层结构，以塑钢窗为主，冬季时大多用塑料布贴在窗户上，以达到减少散热，避免缝隙漏风的目的。对于门来说想要达到阻风隔热的效果，村民也可以使用棉门帘或门斗。

3.4 供热系统组织管理方案

供热系统建设好后如何管理，来破除重建设轻管理的误区，是面临的一大难题。调查研究发现，农村地区人们对公用事业的管理意识普遍较差，“由于权责不明晰，农村基础设施和公用事业的经营管理效率低下成为一个普遍现象，从而致使大量的设施损坏严重。”此外，如果单纯依靠农村自治组织来管理会产生一些问题，其中包括村民在专业技术上比较欠缺，那么锅炉和管道的安全运营就没有了保障，但是如果建立专门的供热公司也会带来另外的问题，比如说，聘请专门人才将会增加农村集中供暖工程的成本。所有的公司都是以盈利为目的，采取这样的管理无形中会增加村民的负担。项目组建议采取村民自治为主，与电热厂合作为辅的管理方案。充分发挥村民自治组织在社会主义新农村建设中的作用。在村委会成立专门部门负责供热系统日常管理与维护，在全村公开选拔人员专门负责，决策者不参与管理，同时要求其定期到热电厂培训。这样供热系统组织管理本质上就是依托村民自治制度由全体村民来自我管理。同时，成立志愿服务队伍，负责管道安全检查、孤寡老人家中供热部件检查等工作。 参考文献下载本文