浅层地热能供暖在北京农村应用的调查

2018/6/12 0 2474

根据习主席关于清洁供暖的指示和党的十九大提出的必须推动绿色产品和生态服务的资产化,让绿色产品、生态产品成为生产力,使生态优势能够转化成为经济优势的相关精神,2017年国家发展改革委、国土资源部、环境保护部等六部门联合发布了《关于加快浅层地热能开发利用促进北方采暖地区燃煤减量替代的通知》。主要内容是,以京津冀及周边地区等北方采暖地区为重点,到2020年,浅层地热能在供热(冷)领域得到有效应用,应用水平得到较大提升,让高效绿色的浅层地热能能在替代民用散煤供热(冷)方面发挥积极作用。

在我国北方,农村是民用散煤应用的主要区域之一,冬季主要用燃煤采暖。与城市相比农村供暖又有自身的特点。为提高北京市的空气质量,近几年北京市在农村大力推进煤改清洁能源工作,其中已有一些农村开始应用浅层地热能供暖。为了解在北方采暖地区中,农村浅层地热能应用的条件和实际效果,村民对浅层地热能供暖有什么意见和要求,以及农村改用浅层地热能供暖的过程、遇到的问题和解决的办法,北京市农业职业学院调查组进行了农村应用浅层地热能的分类型调查。

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典型深山区农村的调查

禅房村属门头沟区妙峰山镇,距门头沟城区约35公里,海拔881米,2015年冬季室外最低气温-25℃,非常寒冷。全村104户村民,2016年人均收入约6000元左右,是典型的北方纯山村。为改善村民居住环境,推动山区村发展,2013年,禅房村被北京市政府确定为险村搬迁改造村。2017年年底已经完成改造82户,改造后村民住房为集中的连排两层灰色小楼,上下两层,四室两厅两卫一厨,户的收入不高,新村的清洁供暖既需保证万无一失,同时费用又要农户能够接受。

该村清洁能源供暖为北京市科委试点的浅层地热能供暖项目。选择项目前,该村村委通过调查了解到,本镇水峪嘴村村委会的办公楼应用浅层地热能的地源热泵系统,实际运行费用低,使用方便,系统可靠,从多年使用数据看,用使用浅层地热能的地源热泵系统的地能温度相对恒定,供给温度相对有保证,能够符合深山严寒地区保证供暖的需求。地源热泵系统供暖的费用低,农户能承担。根据本村的条件,经多次研究,决定采用利用浅层地热能的地源热泵系统。经公开投标招标,在地源热泵系统中选择了安装每户独立运行的地能热宝系统,地源热泵安装与住房建设基本同步进行。住房建成后,在每家的房后石灰岩层下打了三口100米深的取热孔,(每个换热孔能够为50平方米左右的房间提供热量)同时根据住房条件,每户安装了5台独立的热泵机组。

地能热宝系统能实现人在哪屋就开哪屋设备,使用时根据用户的需要开动相应房间的机组,使用方法与空调机基本相同。从调查看,该村居民多数为老年人,多数户常住只有两三口人,白天一般根据生活需要仅开一、二组设备,虽然电费给予了补助,设备的节能性也很好,但绝大多数村民还是本着省着用的原则,尽可能减少开机的时间和数量,只有节假日子女们都回家时才开动全部设备。由于取暖能够根据各房间的需要灵活控制,设备的效率又比较高,近两年每户取暖的运行费用大体一个取暖季2千元左右,较烧煤时还低,供暖温度高,效果比烧煤好了很多,经过两年的运行,村民普遍满意。来此调查的北京市及门头沟区领导看到结果也表示满意。

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禅房村山高路险,坡陡弯多。虽然新农村建设时通了柏油路,但冬天下雪时交通仍是极为不便。为保证地能热宝机组的正常运行,有关企业在村里培养了两名设备维修人员,留下了易损备件,能够使设备出现的一般问题在村内及时得到解决,保障了供暖正常进行。

调查中同时了解到,由于该村地下全部为石灰岩,打取热孔的费用较平原区高很多,在山区中安装使用浅层地热能的供暖设施需要财政给予更大的支持。

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使用浅层地热能更替电蓄能采暖农村的调查

罗家坟村位于海淀区北部新区,从2009年至2013年,罗家坟村先后被评为“北京郊区文明生态村”和“首都精神文明村”。村内约108户人,外来人口不多。该村地处平原,宅基地面积较大,村民多数为平房,户住房面积在150平方米左右。住房和保温条件较好。

2015年农村煤改电中将村中的燃煤锅炉全部改为蓄能电暖气,实现了清洁供暖。通过2年的使用,村民发现,蓄能电暖气耗电大,使用费用高,运行费用高于使用燃煤。根据用户调查,电蓄能供暖每户3-7组电蓄能采暖器,户外电源配电功率18KW,一个采暖季一户电费少则5000元,多到12000元,费用高,农户普遍反映承担不起。且电暖气蓄能时间有逐年下降的趋势,使用费用每年有所上升。而本镇的西闸村2016年在煤改电中采用了利用浅层地热能的地源热泵系统,使用的是地能热宝,在同样的年度,同样的使用条件下,户均取暖的运行费用不到本村的40%,一户一年省了几千元。在村民的强烈要求下,该村在2017年9月,经有关部门同意全部更换了使用浅层地热能的地能热宝系统。每户打2到3个100米深的换热孔(在土层条件下每个孔能够为80平方米左右的房间提供基础热量),根据住房面积安装了数量不等的地能热宝系统,每个设备供暖面积约为30平方米。全村共安装地能热宝设备390套,设采集地能竖孔347个。更换地能热宝后用户反映,该系统的用电负荷仅有蓄能电暖气的四分之一左右,过去一个大房间安装的蓄能电暖气为3600瓦,而地能热宝系统提供同样的热量电负荷仅为900瓦,过去要在夜间谷电时蓄能,由于不知道第二天暖气是否使用,故夜间每个蓄能电暖气都要进行蓄能,有浪费能源的问题,而地能热宝系统可以根据家庭的需要即时开启,避免了能源的浪费或取暖的不足。虽然蓄能电暖气以使用谷电为主,而地能热宝系统平时开启单位电费高一些,但总体来说,由于利用浅层地热能的地能热宝的效率高,使用灵活,供暖期间运行费用降低了60%左右。对于一些家里有老人、孩子的家庭,运行费用的降低更为明显,好的效果和低费用得到了村民的广泛认可。如村民张大婶,住房面积293.22平米,用蓄能电暖气时一个采暖季7000元左右(1750元/月),2017年完成改造后一个月650元左右,节省电费63%,室内温度也较过去有所提高,还更加方便。

为了保障设备的正常运行和及时维修,安装地能热宝的企业在设备安装时吸收了本村两名村民参加安装工作,以了解和认识设备的构造,并吸收他们参加企业组织的对维修员工的技术培训,冬夏两季,设备运行时由该村受过培训的村民负责设备小故障的维修和例行保养,保障了地能热宝系统正常运行。

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邻近城区,人口密集的老村调查

龙泉雾村位于龙泉镇北部,距门头沟区政府驻地大峪街道5km,现有人口4000余人,其中农民2500人,居民900人,外来人口1200人,是老旧村街和新村交融的村庄。老村街道狭窄,道路弯曲;新村道路宽阔,住房相对整齐,主体是平房,有少数两层自建楼房。该村有部分百年以上的古建筑,有一些收入较高的住户几年前开始使用空气源热泵和电暖气。龙泉雾村作为龙泉镇的清洁能源供暖试点村,在清洁能源供暖工程实施前,村居“两委”班子成员、部分党员、村居民代表到各类供暖设备企业实地考察,讨论关于采暖设备的采购及安装工程的具体内容。并在参观中听取了已使用清洁能源村的村民见解。最终通过村、居委会的民主程序,决定龙泉雾村整村使用利用浅层地热能的地源热泵系统,少数未能安装地源热泵设备的住户采取空气源设备和储能式电暖器。共计安装采暖设备1920户,惠民涉及人口4048人,总供热面积38万平方米。在2016采暖季之前,全村“煤改电”工作全部完成。

经协商,具体设备选用了使用单井循环地能热宝系统,全村总共分9个区域实施,地能采集总共设计了32套,地能发热站设计了12套,由采集系统采集的地下热能集中供应到地能发热站,输送地热能到农民家庭,根据住房面积等安装分体的热泵,每个热泵供暖约30平方米。家庭根据生活需要开启热泵系统,为需要供热的房间供暖、制冷和提供生活热水。村民向供热站交纳每平方米每采暖季8元的基础热源费用,各家具体取暖费用主要取决于家庭设备开启的时间,主要是设备的电费。由于能够根据居住的需要开动设备,绝大多数家庭费用比较省。如有的农户客厅面积较大,安装了两个热泵系统,由于多数时间一个系统也可保障供暖,在这种条件下,农民只开一个设备供暖,明显节省了能源。这个项目获评了门头沟区2017年的节能低碳技术示范案例。有关调查反映,从对农户的经济承担能力来看,该系统是非常有优势的。村委会有关负责人说:“这次给我们村实施‘煤改电’,不仅补贴完善,采暖设备成本低,还用上了峰谷电价;最重要的是提高了生活水平,告别了烟火缭绕的时代,而且消除安全隐患,减少了煤气中毒情况的发生,既方便了村民,还清洁了空气。全村改成清洁能源取暖以后,这冬天村里的垃圾都少了1/3,以前一家烧多少煤就扔出多少煤渣,现在改成电取暖,这环境都干净了不少。”

为保障设备的运行,有关企业在村里设有5个保障小组,十几个维修保障人员,负责地能采集和家庭内设备的维修及地能发热站的运行。保障人员由企业培养的村内人员担任,主体是本村的村民,供暖、制冷期间负责保障设备的开启、维护和正常运行。

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4

平原农村的调查

西闸村是海淀区的偏远行政村,与昌平区相邻,与中心城区距离较远,农户284户,产业以林果为主,村内有少量的外来人口。该村农户宅基地面积较大,以平房为主,农户住房面积普遍在270m2左右,以其他方式,在现有电力负荷条件下不能满足清洁供暖需求。通过详细考察,包括由镇领导带队组织的到恒有源公司的考察,以及村领导、村民到已经完成煤改清洁能源农村的考察。经村领导研究,村民代表大会讨论,决定采用恒有源的地能热宝系统替代各家烧煤的小锅炉,共改造213户。

虽然煤改清洁能源是好事,但村民对新事物需要一个接受的过程。“大家烧了这么多年的煤,已经习惯了。”西闸村村委会的工作人员说,初期入户调研的时候,有些村民对无煤化改造不理解,也不知道地源热泵是怎么回事,有抵触心理。之后村里坚持走群众路线,按照“试点先行、梯次展开、滚动推进”的策略开展工作,在西闸村选取了1户住户试点安装地源热泵。试点户完工后,村民纷纷去参观使用情况,所有疑问得到满意答复后,大家对无煤化工作都很支持,推进的速度也很快。此外,针对村民比较关注的后期设备的使用和维护问题,厂家负责人表示,售后服务有保障,请村民放心,电取暖设备6年免费保修,10年内保修不收取工时费,终身有偿保修。

安装地源热泵系统的工作量较大,为了在一个月内完成该村的安装工作,恒有源先后组织了600多人的队伍,分别完成入户设计,与村民签订合同,打取热孔(每户四个,每个深75m。以下是岩石层,难以继续打)安装室外机,室内的风机盘管,以及调试设备等工作。工程完成后,农户可得到供热、制冷和日常生活用水,其中生活热水的电能消耗为常规电热水器的1/3。

安装期间恒有源公司在村内安置了6个集装箱办公房,搭了32个帐蓬,围档了800m2的场地用于放置工程用材、设备、工具等,并设有临时停车场。为不影响村民正常生活,甚至建有临时卫生间。施工对已有路面等损坏较大,设备安装后还有一个恢复路面的工程。由于事前进行了大量的工作,村民对施工产生的影响能够理解,并配合工程的实施。有三个西闸村的村民参与了地源热泵安装的工程,恒有源公司对三人进行了培训,为日后村内设备维修做了人才准备。在安装调试阶段,在村内设立了供热服务室,有专人值班,负责解决供热期产生的问题,维修时有视频与恒有源公司联系,村内有必要的配件。

经过两年的运行,抽样调查反映,多数人家一个供暖季供暖电费平均每平方米10元左右,个别人家住房面积大,常住人口少,平均每平方米取暖电费低于10元,这个村村民家中主要选用了风机盘管终端,不但冬季取暖,夏天也可制冷,夏季制冷电费低于空调机,大部分家庭还选用了热水系统,产生热水的电能消耗是电热水器的三分之一左右,完善的系统提高了村民的生活水平,受到村民的好评。

通过上述四个类型农村的调查可以看出,目前我国开发的浅层地热能供暖系统适用北京农村绝大多数农村的条件,使用效果良好,运行可靠,运行费用低,受到了领导的好评和农村、农民的欢迎,通过完善相关政策可以在北方农村大面积推广。

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