讨论：河北多地推“太阳能+电锅炉”户式采暖，热不热？用得起吗？
2022-09-02
来源：热泵市场
全球范围内，太阳能热水可以搞，独立利用太阳能进行供暖都是伪命题，必然有其他的辅助手段。因此大规模应用在户式采暖并不常见。但据了解，2020年开始，河北、东北、内蒙的应用逐渐多了起来，尤其是河北省部分地区出现了一些“煤改太阳能+电辅助”的政府项目，到底行不行呢？
根据政府招标信息公示，河北的光热户用采暖改造项目主要集中在秦皇岛、邢台两地。秦皇岛采用太阳能+生物质锅炉形式，邢台以太阳能+多种电热形式。
以往的太阳能采暖项目使用情况如何？据知情人士透漏，在河北省光热开发最成熟的地区之一，秦皇岛的使用情况也并不乐观——海港区东港镇曾采用太阳能+电加热的形式进行户用采暖改造，却出现了使用费用过高、效果不好的的情况，老百姓根本用不起，只能在2020年再次进行“二次”改造，选择热泵热风机作为替代。以清河县农村地区冬季清洁取暖电代煤太阳能+电辅助采暖系统项目为例，要求太阳能保证率达到50%，张家口甚至要求达到70%，这样的要求能不能实现，当地辐照度能否满足采暖需求，决定了太阳能使用的可行性。太阳能只有在天气晴好的天气才能获得足够的辐射热量，保证正常工作。气象资料显示，河北日照时长为2200~3000小时每年，加之冬季多云、雨雪天气较多，太阳能能够正常工作的时间不到30%，且还是在热负荷较小的白天，从实际工作时间上就满足不了50%，甚至70%的太阳能保证率。另外，由于冬季太阳高度角偏移，辐照量衰减十分严重。以河北唐山为例，全年总辐射量4747.14MJ/㎡，全年日均辐照量13MJ/㎡，冬季供暖期间辐射强度衰减近40%，十分不利于太阳能冬季采暖。太阳能采暖一个尴尬的地方在于，只能在白天用，只能在天气晴好的日子用，而恰恰这些时间段房间的热负荷很小，一旦到了夜间、遇到连续的雨雪天气，用户制热量需求最大的时候，太阳能采暖恰好处于无法工作状态，使用效果非常不稳定。以清河县改造项目为例，配备水箱容量400L，按照供水温度40℃，蓄热温差10℃计算，整个水箱储存热量为4.2kJ/（L·℃）×400L×10℃=16.8MJ，仅仅占到日均热量的18%，相当于同等配置下空气源热泵1个小时的制热量。如果真的要想达到白天储存热量，晚上使用，或者平时储存热量，连续雨雪天使用的效果，所需要的水箱容量起码要再大十倍。至于有人说，农村用户只要保证晚上6-9点使用即可，上床睡觉后就不用供暖了，也不失为一种接地气的观点。根据今年河北采用光热形式的煤改电项目来看，目前的辅助热源主要有生物质锅炉和电热形式辅助采暖两种。以清河县煤改电项目技术要求为例，供暖面积60平米，采用太阳能+电辅助采暖作为热源，太阳能保证率达到50%，辅助热源采用电暖器形式。按照每天的所需热量363MJ计算，采用电加热辅助热源，每个采暖季运行费用为2538元。同等情况下，采用太阳能+生物质锅炉采暖方案运行费用更高，为3120元。直接采用空气源热泵运行费用最低，仅1584元，费用同比降低38%。由此可见如果采用电加热+太阳能采暖的形式，整体能耗水平等同于半个电锅炉，根本达不到太阳能采暖预期的节能效果。据了解，由于需求量的增加，生物质颗粒的成本现在已经涨到了1500~2000元每吨的市场价，因为整个市场的体量很小，一旦大规模增加需求，燃料成本必然会持续上涨，增加使用成本。初装费主要分为两部分，一部分为太阳能采暖系统，一部分为辅助热源的成本。其中太阳能采暖系统由集热器、支架、管道、水泵、水箱等组成，按照60平米的房子配100根管计算，每只管的成本为40元，真空管的成本要4000元，总成本约6000~8000元。辅助热源如采用生物质锅炉或电锅炉形式，按照2.5kW计算，需要1000元以上。总的成本为7000~9000元以上，再加上人工成本等费用，初投资超过10000元，并没有想象中的“超值”。据北京清洁供暖知情人士介绍：以北京市顺义区某新农村改造太阳能采暖示范项目为例，该村是北京市首批新农村建设试点村，改造完成的新民居为二层单体建筑，建筑面积220平米，外墙采用50mm厚聚苯保温。集热器面积与建筑面积的配比范围在1:5-1:8，即每平米太阳能集热器为5-8平米建筑面积供暖提供热量，集热器采用玻璃真空管集热器，面积30㎡，采用排空回流/循环防冻措施保证在冬季正常运行，建筑平均耗热指标为35-40w/㎡，低温热水地面辐射供暖系统末端。考虑到太阳能采暖系统在冬季和夜间热量不足的弊端，辅助热源配置上不考虑太阳能产生的热量，辅助热源配置9KW电加热棒1根。前期安装初投资为300元/㎡，系统总造价为约6.6万元，比燃煤等常规能源采暖方式的初装费高出数倍，前期安装成本相当高，经济条件一般的村镇居民很难接受耗费近7万元安装一套采暖设备的做法。另外，太阳能的安装面积要求很高。按照冬季供热建筑面积60㎡的住户为例进行计算。每日所需热量约为363MJ，平板式太阳能集热器集热效率取平均值为45%，管道及水箱热损失取20%，太阳能保证率50%，日均辐照量17MJ/㎡。
需要用于收集热量的的集热器总面积为363MJ×50% /（17MJ/㎡×80%×45%）=29.7㎡，总安装面积超过建筑面积的一半。太阳能集热器的安装必须要满足相应的安装倾角，位置也必须在屋顶或开阔的地面，进一步限制了其应用。太阳能集热器用于冬季采暖时，水温波动非常明显。正午前后，集热量及集热效率能达到较高水平，集热效率在 60%以上，出水温度能达到50℃以上，此时房间的热负荷小，热水就会在室内末端反复循环，造成室内温度过高。但是在阴雨、多云天气，以及每日除8：00-15：00之外的时间段，集热效率非常低，在下午4点时甚至仅为8%左右，不及最高值的十分之一，直接导致出水温度极低，难以满足建筑的采暖热水需求。造成用户使用时忽冷忽热，舒适度极低。太阳能民用采暖并非是新应用，据知情人士介绍，早在气、电割据的形式出现以前，太阳能采暖就得到大规模推广，但是成功案例并不多！主要是由于维护成本高、使用寿命短，后期使用容易出现漏水、冻坏、设备损坏等诸多问题，因此太阳能集热器的理论寿命虽然可以达到10年，但在实际应用中很多项目没过几年就要面临设备淘汰。户用太阳采暖一般安装在屋顶，安装倾斜角度大，集热器展开面积大，安装固定难度高。秦皇岛就有不少用户甚至遇到过安装在屋顶的太阳能集热器被大风吹“飞”的情况。此外，太阳能采暖系统由一根根真空管或平板集热器组成，各集热器之间通过管道连接，很容易发生漏水。大量管道位于室外，一旦遇到极端恶劣天气或农村临时性断电，整个系统包括设备、管道都会被冻坏，后期维护成本极高。最后总结一下，太阳能户式采暖目前面临的问题仍旧很多，大规模推广的前路很难说一帆风顺。1）日照时长不足1/3，辐照强度冬季衰减40%，应用受限制；3）夜间、雪天热需求大，太阳能无法使用，蓄热量又不足，效果不稳定；4）运行费用高，大部分时间使用电辅助，当太阳能保证率50%情况下，比热泵多耗电30%；
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