农村微型长时储热供暖技术

摘要：农村清洁供暖多采用“煤改气”或“煤改电”路线，采暖费用大幅度提高。部分农户自费将采暖系统改为地源热泵，有效降低了采暖费，但仍存在热量衰减等问题。在地源热泵的基础上，实施微型跨季节储热技术，是农村清洁供热的可行路线。

北方农村清洁供暖大多采用“煤改气”或“煤改电”的路线，但这两种路线存在明显的问题：

“煤改气”路线，燃气成本高，供暖费用高，还可能出现“气荒”的情况；“煤改电”路线，多采用空气源热泵，越需要供暖质量时，室外空气温度越低，热泵效率变差，耗电量增大，供暖成本提高。

这些问题在很多农村地区产生了困扰。随着农民收入的提高，已经有部分农户将自家的采暖系统改为地源热泵，特别是在翻建、扩建房子的过程中，这种改造更多。

地源热泵供热系统，在土壤中布下地埋管，吸收土壤热量，再利用压缩式热泵将土壤热量提升后用于供暖。农宅存在较大的土地资源，有足够的空间布置地埋管；地埋管吸收的土壤热量温度较高，与空气热量相比，是更好的余热源。特别是在严寒期，土壤仍能保持较高温度；农村居民进出屋比较频繁，室内也穿着较厚的衣服，供暖温度可以低一些。因此，农村采用地源热泵供热，没有占地问题，余热和供热之间温差小，热泵能效高，耗电量少，供热成本大幅度降低。

不过，单独的地源热泵系统，仍存在土壤热量衰减的问题。土壤传热速度慢，长时间取热，使土壤温度逐年下降，热泵效率持续降低。即使夏季制冷，但农村制冷时间较短，无法实现充分的补热。

为了实现有效补热，避免土壤热量衰减，可以采用以下两种方式：

太阳能集热器跨季节补热

太阳能集热器跨季节补热系统，在原有的地源热泵系统上，增加了一套太阳能集热器和蓄热罐，利用太阳能为土壤补热。

太阳能集热器产生的热水温度较高，先储存在蓄热罐内，可以作为生活热水使用；多余的热量再送入地埋管中，实现对土壤的补热。这种补热不只在非采暖季进行，采暖季太阳能热量足够时，也可以补充土壤热量。

太阳能PVT跨季节补热

很多地区已经普及了农村太阳能光伏发电，或者计划建设农村微电网，已经没有场地设置太阳能集热器，可以采用太阳能PVT和蓄热罐为土壤补热。

太阳能PVT将光伏板和集热器集成在一起，既能发电又能产热，产生的热量相当于发电余热。这是一种更优化的太阳能梯级利用方式。但是，为了保证光伏板的使用寿命和发电效率，PVT的产热温度不会很高，不能直接作为生活热水使用，需要利用压缩式热泵产生洗浴用水，储存在蓄热罐中。也就是说，太阳能PVT产生的热量只能全部补充到地埋管中，再由压缩式热泵提温后使用。

太阳能PVT补热系统投资高，还需要电能驱热泵提温供应生活热水，表面上看经济性较差。但是，在农村微电网集中控制的方式下，配合蓄热罐，采暖用电、生活热水用电都可以作为可控负荷参与电网调节，既能降低用电成本，又能提高发电上网收益，还能降低电网调节难度，一举多得，额外收益完全可以覆盖新增投资。

此外，两种方式可以互相耦合，安装一部分PVT、一部分集热器，既能低成本满足生活热水需求，又能提高综合收益。

利用土壤进行长时间的跨季节储热，是在地源热泵分布式供热的基础上进行的，也存在一定问题。土壤的长时储热能力较差，跨季节散热量可达50%，但这部分热量本就来自太阳能，如果不用来补热，很大一部分热量也会传递给土壤；太阳能热量成本低，即使散热一半左右，也能产生很好的经济性。因此，在农村采用微型跨季节储热的供暖方式，是解决农村清洁供暖的较好路线。