清潔取暖受到了大家的關(guān)注，而且，北京、河北、山西、山東等多個(gè)北方省市，以煤改電和煤改氣作為主要技術(shù)路徑，正在積極開(kāi)展煤改清潔能源工作。
太陽(yáng)能、生物質(zhì)能、空氣能、地熱能與余熱作為常見(jiàn)的供暖用可再生能源，伏妹兒來(lái)幫大家分析一下不同清潔能源的應用。
1、燃氣
燃氣往往受到管網(wǎng)限制，只有部分城郊農村可以應用。在農村地區敷設燃氣管網(wǎng)受到成本和可靠性限制，往往采用液化氣氣或壓縮氣的方式，通過(guò)罐裝或在村莊設置小型供氣站的供能。山西、內蒙等地區煤層氣豐富，正在嘗試將煤層氣提純或與天然氣摻混后作為清潔供暖主要能源加以應用。
燃氣供暖主要通過(guò)燃氣鍋爐集中供暖、燃氣壁掛爐+散熱器或地面輻射裝置供暖，分布式燃氣熱電聯(lián)產(chǎn)等多種方式實(shí)現。燃氣供暖技術(shù)傳統成熟，產(chǎn)業(yè)支撐和市場(chǎng)化能力較強，用戶(hù)接受程度高，在城市煤改清潔能源工程中應用*為廣泛，但其應用受到供氣管網(wǎng)和氣源可靠性影響，越來(lái)越嚴格的低氮排放要求也對其在農村地區的應用前景蒙上了陰影。
2、電力
市政電力用于供暖也受到電網(wǎng)容量限制，尤其在電網(wǎng)比較薄弱的農村地區，要實(shí)施煤改電項目往往都需要進(jìn)行電網(wǎng)的升級改造。部分企業(yè)提出將農村光伏扶貧項目發(fā)出的電用來(lái)供暖由于發(fā)電量較小，成本太高，與光熱利用相比能效較低等原因是不適宜的。在部分棄風(fēng)棄光比例較高的農村地區，可考慮利用這部分電力直接供暖。
電力供暖分為電直熱和電蓄熱兩種方式。
常見(jiàn)的電直熱方式有直熱式電暖器、發(fā)熱電纜、電熱膜、碳晶、熱軌、碳纖維等，以戶(hù)式系統為主。電直熱升溫快，控制方便，施工簡(jiǎn)單，但是運行費用較高，一般不建議采用，在部分局部或間歇供暖的場(chǎng)合可以有選擇地加以應用。
電蓄熱是指帶蓄熱裝置的電供暖系統，常見(jiàn)的電蓄熱方式有蓄熱電暖器、蓄熱電鍋爐、電鍋爐+水蓄熱、電鍋爐+相變蓄熱等，既可以用于戶(hù)式系統，也可用于集中供暖，其中蓄熱電暖器是目前煤改電推廣的主要設備之一。電蓄熱系統利用夜間谷電將全天耗熱量生產(chǎn)出來(lái)，可充分利用峰谷電價(jià)，有效降低運行費用；但系統對電力增容的要求更高，一般為電直熱系統的2-3倍，系統初投資較高，必須要有優(yōu)惠的峰谷電價(jià)加以匹配才能實(shí)施，還需要有良好的放熱控制措施才能達到理想效果。
3、熱泵
空氣源熱泵供暖系統是目前煤改電項目中應用較廣的技術(shù)，它利用逆卡諾循環(huán)原理，通過(guò)輸入電力從低品位的空氣中提取熱能，輸送給供暖裝置使用?？諝庠礋岜每煞譃闊犸L(fēng)型和熱水型。熱風(fēng)型熱泵一般分室設置，室內機直接置于房間內，控制靈活方便，利于主動(dòng)節能，沒(méi)有防凍需求，但農戶(hù)對室內機噪音和熱風(fēng)供暖的接受性還需要進(jìn)一步評估；熱水型熱泵一般和常規熱水供暖系統配套，一戶(hù)一系統，末端散熱方式與原土暖氣相同，農戶(hù)易于接受，但不易實(shí)現分室調節，長(cháng)期不住室內系統有防凍要求。目前以北京為代表的煤改電項目中熱水型熱泵占了絕大多數。
與電直接轉化為熱相比，空氣源熱泵能效高，一份電力可產(chǎn)生多份熱量，對電網(wǎng)增容要求相對要低很多，在既有農村建筑中更易于實(shí)施。但是，空氣源熱泵也存在低溫環(huán)境下性能下降的問(wèn)題、結霜融霜、室外機噪音等問(wèn)題需要解決，在嚴寒和高濕度地區應用還有待進(jìn)一步驗證。
筆者團隊對15個(gè)北京空氣源熱泵供暖項目進(jìn)行了整個(gè)供暖季的監測，系統季節cop低1.64，高2.99；末端采用地面輻射的由于供水溫度低，cop相對較高；由于暖冬和大馬拉小車(chē)現象普遍，變頻壓縮機表現明顯由于定頻壓縮機；有無(wú)緩沖水箱對系統能效影響不大，系統谷電時(shí)段耗電量占整個(gè)電耗的40%-50%。
4、地熱能
地熱能供暖可以分為中高溫地熱直接供暖和淺層地源熱泵供暖兩種方式。
中高溫地熱直接供暖直接利用地熱資源供暖，僅需輸配系統能耗，系統能效高；但其應用范圍和規模受地熱資源限制，采用地熱井成井成本較高，采用取水換熱方式回灌有一定難度，存在地熱田被污染的風(fēng)險；采用地下直接換熱方式對管材承壓要求高，換熱效率低，換熱面積大，初投資昂貴。
淺層地源熱泵供暖與空氣源熱泵類(lèi)似，都具有能效高，一份電力可產(chǎn)生多份熱量，對電網(wǎng)增容要求不高的特點(diǎn)，由于淺層地源熱泵以淺層地熱能作為熱源，其性能較穩定，受環(huán)境溫度變化影響小。淺層地源熱泵供暖系統一般可分為地下水、地表水和地埋管地源熱泵三種形式，其中地下水地源熱泵受水資源保護約束，很難取得許可；地表水在冬季溫度較低，易于解凍，較少使用；地埋管地源熱泵系統投資一般較高，在單純供暖時(shí)需要注意地下土壤的熱平衡問(wèn)題和地埋管的打孔場(chǎng)地問(wèn)題。
5、太陽(yáng)能
太陽(yáng)能熱利用在我國具有悠久的歷史和很好的應用研究基礎，太陽(yáng)能供暖作為太陽(yáng)能熱利用領(lǐng)域中的一個(gè)重要方向，一直受到眾多的關(guān)注。太陽(yáng)能供暖可以分為被動(dòng)式供暖和主動(dòng)式供暖兩種，根據熱媒不同主動(dòng)式供暖又可分為太陽(yáng)能熱水供暖和太陽(yáng)能空氣供暖兩種類(lèi)型。實(shí)施太陽(yáng)能供暖一般需要建筑滿(mǎn)足節能設計標準，主被動(dòng)系統結合使用。
太陽(yáng)能被動(dòng)式供暖*典型的應用就是被動(dòng)太陽(yáng)房，從上個(gè)世紀八十年代開(kāi)始就在北方地區得到了大量應用，有效地改善了廣大北方農村室內熱環(huán)境。被動(dòng)太陽(yáng)房增投資不高，效果明顯，但主要起改善作用，要確保室內舒適需要與其他輔助能源和主動(dòng)系統配合使用。此外，被動(dòng)太陽(yáng)房還需對集熱、蓄熱、熱分配和防過(guò)熱進(jìn)行綜合設計，在保障供暖季舒適的同時(shí)避免非供暖季過(guò)熱問(wèn)題。
太陽(yáng)能熱水供暖系統是在太陽(yáng)能生活熱水系統基礎上發(fā)展起來(lái)的，集熱技術(shù)成熟，產(chǎn)業(yè)和市場(chǎng)支撐較好，可分戶(hù)或幾種實(shí)施，也可與季節蓄熱結合區域供暖。但是由于集熱器暴露在室外，需要考慮防凍措施，在非供暖季系統閑置時(shí)還需要考慮防過(guò)熱措施。在嚴寒或單純供暖導致地下土壤過(guò)冷的項目中，也可與地埋管熱泵系統復合應用，利用太陽(yáng)能在非供暖季為地下補熱，實(shí)現太陽(yáng)能全年度的綜合應用。
太陽(yáng)能空氣供暖系統是近年來(lái)針對單層、閑置易凍農房發(fā)展起來(lái)的，它以空氣為工作介質(zhì)，價(jià)格便宜，簡(jiǎn)單可靠，不存在冬季凍結問(wèn)題和非供暖季過(guò)熱問(wèn)題，在非供暖季還可強化室內通風(fēng)，改善室內環(huán)境。但是以空氣作為工作介質(zhì)，集熱效率相對較低，存在空氣流道積塵的隱患，對蓄熱體的要求也更高。