典型農宅采暖方式經濟性分析

摘" 要：中原農村地區采暖方式多種多樣，但清潔采暖比例較低，大氣污染嚴重，故迫切需要推進中原地區農村冬季清潔取暖。根據實地調研走訪，選取中原地區具有代表性的4處典型農村住宅建筑，從初投資和運行費用2方面分析不同采暖方式的經濟性，從污染物排放和能源消耗2方面分析清潔采暖帶來的環境效益，綜合考量清潔采暖在中原地區的經濟實用性，便于住戶根據實際條件，因地制宜地選擇經濟可行的清潔采暖方式，為推廣清潔采暖方式在農村地區的應用做理論支撐。

關鍵詞：采暖；初投資；運行費用；經濟性；環境效益

中圖分類號：TU832" " " "文獻標志碼：A" " " " " 文章編號：2095-2945（2023）14-0090-04

Abstract： There are various heating methods in rural areas of Central Plains， but the proportion of clean heating is low， and the air pollution is serious. Therefore， it is urgent to promote the clean heating in rural areas of Central Plains in winter. Based on field investigation and visits， four typical rural residential buildings in the Central Plains are selected to analyze the economy of different heating methods from the aspects of initial investment and operating costs， and the environmental benefits brought by clean heating from the aspects of pollutant emission and energy consumption. The economic practicability of clean heating in the Central Plains is comprehensively considered， so as to facilitate the residents according to actual conditions. The economical and feasible clean heating method is selected according to local conditions to make theoretical support for promoting the application of clean heating method in rural areas.

Keywords： heating; initial investment; operating cost; economy; environmental benefit

為了提高北方農村地區冬季取暖的清潔化水平，貫徹落實國家節能減排發展戰略，減少污染物的排放，改善室內外空氣質量，中央財經領導小組第十四次會議上指出，推進北方地區冬季清潔取暖，推進清潔取暖在農村地區的清潔化發展[1-2]。

國內外專家學者對比分析了常用的清潔采暖方式，適合中原農村地區采用的清潔采暖技術有清潔煤、空氣源熱泵、熱泵熱風機、燃氣壁掛爐、電采暖，從其優缺點、適用情況、初始投資和運行費用及對環境造成的影響等方面，探討采暖方式的經濟可行性和低碳節能效果，便于不同地區住戶的選擇[3-8]。

1" 典型農宅概況

根據實地調研走訪，選取能夠代表豫北、豫南、豫東、豫西地區現有農村住宅的典型建筑，作為不同清潔采暖方式經濟性分析的研究對象。4處農宅的位置分別為濮陽南樂梁村、南陽社旗、洛陽欒川陳家門村、商丘虞城王莊（后續簡稱為住宅一、二、三、四）。住宅實景如圖1所示。2" 不同采暖方式的經濟性分析

2.1" 初投資和設備折舊費

供暖設備的初投資主要是考慮能源轉換設備的費用，暫時不把電網、燃氣管網以及用戶末端設備等輔助設施的改造投資考慮在內。供暖設備的選擇跟室內的采暖負荷緊密相關，且其價格受市場因素的密切影響。

在選擇供暖設備時不僅要考慮設備的初始價格，還要考慮到設備的使用壽命，把設備的初始價格分攤到其被使用的時間段上。本文研究的是冬季采暖期，因此把設備的折舊費按照月折舊額進行計算，由此可得采暖期折舊費的計算公式如下

Y=3.5■ ， （1）

式中：Y為采暖期設備折舊費，元/m2；Yy為采暖設備原價，元/m2；S為使用年限，年。

根據市場上種類繁多的采暖設備的型號、品牌、性能、價格及使用壽命等，選擇較為貼合實際的設備初投資和設備平均使用壽命，結合計算出的不同典型農宅能耗指標，把各項參數代入設備折舊費用公式，得到同采暖方式下的設備初投資、使用壽命、設備折舊費等信息，計算結果見表1。

2.2" 運行費用

不同采暖方式的運行費用主要是指采暖設備消耗能源的費用，而所消耗能源的價格按照典型農宅所在地區現行的價格為準。

農村住宅采暖所用的清潔煤的價格在全省范圍內相差不大，故無煙煤的價格取1.2元/kg，半煙煤的價格取0.8元/kg。表2為不同能源類型的熱值、價格及折標煤系數。

本文沒有考慮電網及管網鋪設的問題，對于電費及燃氣費的計算如下。

1）根據國家電價政策及當地的物價信息，在日常生活中，居民用電執行階梯電價見表3。

2017年，省發改委發出在全省范圍內全面推行居民峰谷分時電價政策的通知，由于豫北地區位于京津冀大氣污染傳輸通道上，對居民冬季采暖給予了一定的政策優惠，電代煤用戶峰段（8：00—20：00）的電價為0.44元/kWh，谷段（20：00—次日8：00）的電價為0.29元/度，在采暖期間，電費超過3 000 kWh之后的電價為0.41元/kWh。

2）根據國家、省發改委等的要求，不同省市民用天然氣價由其當地物價局規定，階梯氣價見表4。

故一次能源消耗量計算公式如下

Q=■ ， （2）

Q=■ ，" （3）

Q=■ ，" （4）

Q=■ ， （5）

Q=■ ， （6）

式中：Q為一次能源消耗量，kgce；Qz為典型建筑累計采暖耗熱量，kWh；ηe-為發電廠發電效率，取為40%；ηet為電網傳輸效率，取為95%；ηh為電暖器電熱轉換效率，取為98%；COPzh為空氣源熱泵制熱性能系數，取為4；COPzh1為空氣源熱泵熱風機制熱性能系數，取為2.3；ηr為燃氣壁掛爐的熱效率，取為90%。

計算出的一次能源消耗量見表5。

結合不同地區的能源價格，計算典型農宅在不同采暖方式下的運行費用，其結果見表6。

2.3" 經濟性分析

根據不同采暖方式的初投資和運行費用，可以算出不同采暖方式的單位面積采暖費用，結果如圖2所示。

從圖2可以看出，對于普通農宅，單位面積采暖費用最低的是空氣源熱泵，運行費用最低，表明其經濟性最佳。其次是熱泵熱風機，熱效率較高。然后是燃氣壁掛爐，燃氣費用與當地燃氣價格緊密相關，政府應推行燃氣補貼等政策鼓勵天然氣的應用。清潔煤的運行費用與煤炭的質量和煤爐的熱效率有關，清潔煤的價格經濟低廉，而且政府也對清潔煤的投入使用給予了一定的鼓勵舉措，目前急需解決煤爐的熱效率問題。電暖器直接轉換電能為熱量，能耗較高，效率低，不適合大面積采暖，只適宜局部輔助采暖，無法滿足室內的熱舒適要求。

3" 不同采暖方式的環境效益分析

探討采暖方式對環境的影響，主要從一次能源燃燒排放的污染物考慮，分析不同采暖方式的環境效益。

3.1" 清潔煤采暖污染物排放量

無煙煤和半煙煤燃燒產生的污染物排放量見表7。

3.2" 電采暖產生的污染物排放量

電采暖設備是較為清潔的采暖方式，二次能源的電由火電廠燃煤發電而來，燃煤產生的污染物排放在火電廠附近，不對居民產生影響。隨著科學技術的不斷發展，燃煤過程中脫硫、脫硝、除塵等工藝逐步提高，產生的污染物量明顯降低，由于發電效率及傳輸效率不高，發電產生的污染物排放量依舊很大。我國燃煤發電廠單位發電量產生的污染物排放量見表8。

3.3" 燃氣壁掛爐取暖產生的污染物

燃氣壁掛爐的燃料是天然氣，其成分主要由甲烷組成，燃燒產生的污染物主要為二氧化碳。正常情況下，1 m3天然氣完全燃燒時二氧化碳排放量為1 000 L÷22.4 L/mol×99%×44 g/mol=1 944.64 g。

不同采暖方式的污染物排放量見表9。

從表9中可知，不同供暖設備產生的污染物主要為溫室氣體CO2，從高到低依次為半煙煤、無煙煤、電暖器、燃氣壁掛爐、熱泵熱風機和空氣源熱泵。其中節能減排效果較為顯著的有空氣源熱泵、熱泵熱風機和燃氣壁掛爐。

4nbsp; 結論

綜合不同采暖方式的經濟性和環境效益分析，節能減排效果最佳的是空氣源熱泵，其次是熱泵熱風機、燃氣壁掛爐、電暖器、清潔煤，方便不同住戶根據當地能源資源、自身經濟條件、政策扶持等因素，在條件允許范圍內鼓勵采用清潔水平較高的采暖方式，降低污染物排放對居住環境和生態環境的影響，提高能源的利用效率，提高室內熱舒適性，并推廣太陽能、風力、水力等清潔能源在農村地區的應用。

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