北京地区新农村建设
2013年1月
北京地区新农村建设太阳能采暖情况介绍
一、 太阳能采暖应用情况
1. 背景
党的十八大提出了2020年我国将建成小康社会，北京亦提出将建成国际性都市。北京市新农村建设更是重中之重。而新农村建设能源问题是必须解决的一个难题。在解决这一难题的众多能源中，太阳能与燃气结合对彻底解决农村用能问题更具优势。
2. 北京新农村建设太阳能采暖应用介绍
在北京地区，太阳能采暖的应用主要集中在新农村建设领域，作为社会主义新农村建设的一部
分，太阳能采暖技术在北京郊区已有近50万平米建筑的应用。从建设的区域分布来讲，主要分布在北京周边的郊区县，平谷区、门头沟区、房山区、密云县、昌平区等区县。
其中平谷区的应用份额最大，平谷区拥有将军关村、玻璃台村、挂甲峪村、南宅村、太平庄村、井峪村、张家台村、大东沟村、大庙峪村、东四道岭村、向阳村等10余个村镇的整村建设及1000余户的太阳能新民居示范户，建设面积达35万余平米，占到北京市农村住宅应用数量的90%以上，目前正在施工的还有、西长峪村、核桃洼村、老泉口村等整村改造。
其他建设地点，如门头沟区的樱桃沟村、岭角村，密云县的北山下村、房山龙门台村等，也进行了一定规模的农村住宅太阳能采暖建设与示范。
3. 北京目前安装的部分新农村建设太阳能采暖工程名录
序号 | 项目名称 | 户数 | 建筑面 积m2 | 集热面 积m2 | 建筑围护结构 | 集热器类型 | 辅助类型 | 建设地点 | 安装及制造商 |
1 | 门头沟区樱桃沟太阳能采暖项目 | 81 | 17172 | 3888 | 砖混外墙保温 | 真空管集热器 | 电加热辅助 | 门头沟 | 天鸣阳光有限公司 |
2 | 门头沟区岭角村太阳能采暖项目 | 66 | 4620 | 1386 | 既有建筑 | 平板集热器 | 燃煤锅炉 | 门头沟 | 索乐阳光有限公司 |
3 | 大兴区前大营村太阳能采暖项目 | 10 | 2330 | 330 | 多孔砖外保温 | 平板集热器 | 生物质锅炉 | 大兴区 | 北京九阳实业公司 |
4 | 大兴区刘家铺村太阳能采暖项目 | 110 | 12100 | 2310 | 既有建筑 | 真空管集热器 | 热泵 | 大兴区 | 北京天普工业公司 |
5 | 房山区龙门台村太阳能采暖项目 | 48 | 14976 | 1766 | 多孔砖外保温 | 真空管集热器 | 电锅炉 | 房山区 | — |
6 | 密云区北山下村太阳能采暖项目 | 63 | 12800 | 2034 | 砖混外墙保温 | 平板集热器 | 生物质锅炉 | 密云 | 北京九阳实业公司 |
7 | 密云区华润希望小镇太阳能采暖项目 | 21832 | 3110 | 砖混外墙保温 | 平板集热器 | 电锅炉 | 密云 | 清华阳光有限公司 | |
8 | 平谷区大东沟村太阳能采暖项目 | 131 | 22008 | 2358 | 多孔砖外保温 | 热管集热器 | 燃煤锅炉 | 平谷 | 农村取暖中科阳光有限公司 |
9 | 平谷区将军关村太阳能采暖项目 | 86 | 14656 | 1904 | 砖混外墙保温 | 平板集热器 | 生物质锅炉 | 平谷 | 新元阳光有限公司 |
10 | 平谷区将军关村2期太阳能采暖项目 | 171 | 31552 | 4275 | 砖混外墙保温 | 平板集热器 | 燃煤锅炉 | 平谷 | 四季沐歌有限公司 |
11 | 平谷区玻璃台村太阳能采暖项目 | 68 | 10744 | 1360 | 砖混外墙保温 | 热管集热器 | 生物质锅炉 | 平谷 | 正元有限公司 |
12 | 平谷区向阳村村太阳能采暖项目 | 94 | 13160 | 2256 | 多孔砖外保温 | 真空管集热器 | 燃煤锅炉 | 平谷 | 四季沐歌有限公司 |
13 | 平谷区挂甲峪村太阳能采暖项目 | 131 | 22925 | 3668 | 砖混外墙保温 | 平板集热器 | 生物质锅炉 | 平谷 | 桑普有限公司 |
14 | 平谷区南宅村太阳能采暖项目1、2、3期 | 386 | 84148 | 10500 | 砖混外墙保温 | 平板集热器 | 生物质锅炉 | 平谷 | 北京九阳实业公司 |
15 | 平谷区太平庄村太阳能采暖项目 | 101 | 7659 | 993 | 空心砌块保温 | 平板集热器 | 生物质锅炉 | 平谷 | 北京九阳实业公司 |
16 | 平谷区太平庄村二期太阳能采暖项目 | 12 | 1764 | 216 | 空心砌块保温 | 平板集热器 | 生物质锅炉 | 平谷 | 北京九阳实业公司 |
17 | 平谷区大庙峪村太阳能采暖项目 | 66 | 12525 | 1701 | 砖混外墙保温 | 平板集热器 | 生物质锅炉 | 平谷 | 北京九阳实业公司 |
18 | 平谷区东四道岭村太阳能采暖项目 | 31 | 4897 | 660 | 砖混外墙保温 | 平板集热器 | 生物质锅炉 | 平谷 | 北京九阳实业公司 |
19 | 平谷区张家台村太阳能采暖项目 | 86 | 13860 | 1867 | 砖混外墙保温 | 平板集热器 | 生物质锅炉 | 平谷 | 北京九阳实业公司 |
20 | 平谷区井峪村太阳能采暖项目 | 85 | 8000 | 1246 | 砖混外墙保温 | 平板集热器 | 生物质锅炉 | 平谷 | 北京九阳实业公司 |
21 | 平谷区新农村村委会太阳能采暖项目 | 10 | 5134 | 667 | 新型保温建材 | 平板集热器 | 生物质锅炉/电 | 平谷 | 北京九阳实业公司 |
22 | 平谷区新农村示范户太阳能采暖项目Ⅰ | 162 | 18893 | 2739 | 空心砌块保温 | 平板集热器 | 生物质锅炉/电 | 平谷 | 北京九阳实业公司 |
23 | 平谷区新农村示范户太阳能采暖项目Ⅱ | 312 | 34632 | 4329 | 空心砌块保温 | 平板集热器 | 生物质锅炉/电 | 平谷 | 北京九阳实业公司 |
24 | 合计 | ||||||||
二、 太阳能采暖技术状况
目前北京地区的太阳能采暖应用以户用住宅小型太阳能采暖系统为主，应用太阳能采暖系统的建筑主体为节能型住宅，其建设的方式主要为两种：
新建建筑：一种方式为新建节能抗震型的建筑建设太阳能采暖系统，与建筑同步设计、同步施工、同步验收，北京地区目前以这种建设方式为主。典型的如平谷区新农村太阳能采暖建设，全部采用此种模式；
既有建筑：另一种方式为在既有建筑推广节能抗震改造的同时进行太阳能采暖系统的改造与加装，此种方式的建设难度较大，因此实施的数量不多，典型的如门头沟区的岭角村等。
从北京地区建设的太阳能采暖技术统计看，目前太阳能采暖技术以太阳能主动式热水采暖系统为主，建设方式全部为独立户用式系统。对于太阳能区域性供热工程、主被动的空气供热系统还基本没有实践应用。
1. 太阳能采暖系统型式
（1）太平庄村太阳能采暖系统
（2）将军关村太阳能采暖系统
（3）太阳能采暖系统简单说明
目前，在北京地区的太阳能采暖系统基本上为以上两种系统，太平庄村太阳能采暖系统应用最广泛，占到北京地区太阳能采暖系统的80%以上，投资相对较低，效果较好。
运行原理：太阳能采暖系统中，集热器运行设计全部采用温差循环方式。其中绝大部分均采用直接循环、排空防冻的技术（典型的如太平庄太阳能采暖系统），也有与国外技术相类似的防冻液——水间接循环系统技术（将军关太阳能采暖系统）。
国内设计的太阳能系统中，储水箱的设计方案有两种：单水箱太阳能采暖系统及双水箱太阳能采暖系统；单水箱太阳能采暖系统是指在太阳能采暖热水系统中，采暖与热水功能水箱共用一台，采用夹套换热等形式实现功能的区分；双水箱太阳能采暖系统指采暖与热水水箱独立设置，通过系统的阀门切换实现供热功能的转换。
由于单水箱方案较之双水箱方案具有投资低、占用空间小、使用方便等特点，因此，北京地区工程应用中除早期实施工程（平谷区将军关村、玻璃台村）采用双水箱设计方案外，后期实施的工程全部采用了单水箱的太阳能系统设计方案。
2. 太阳能集热器选型
作为太阳能热利用的一个组成部分，太阳能采暖系统采用的集热器类型主要三种：平板型太阳能集热器、全玻璃真空管太阳能集热器、热管真空管太阳能集热器。
平板集热器结构简单，抗压、抗外力冲击、抗冷热冲击能力强，故障率低，使用寿命长等优点，且易达到与建筑的结合。真空管及热管集热器则存在着故障率相对较高，使用寿命短，与建筑结合性能不佳等问题。由于太阳能采暖工程大部分为与建筑相结合的形式，因而对产品的与建筑结合、故障率、使用寿命等性能要求较高，相比于全玻璃真空管及热管真空管太阳能集热器，平板太阳能集热器在这一方面的性能更加优越。
在集热器的热性能方面，尽管平板集热器的保温性能劣于真空管集热器，但由于其有效采光面积要远大于真空管集器，因此，在产水温度与环境温度差值较小的情况下，其热效率要高于真空管集热器。实验数据表明，在北京地区环境温度0℃时，平板集热器的效率高出真空管集热器约15%。同时，针对太阳能采暖工程中“非季能源过剩”问题，真空管集热器易发生爆管、真空度降低等问题，而平板集热器则能较容易地解决这一问题。
因此，目前北京地区太阳能采暖工程中，除少部分工程中使用了真空管或热管太阳能集热器外，绝大部分均采用了平板型集热器。
3. 辅助能源选择
太阳能采暖系统的辅助热源从技术上讲可采用任何一种常规热源，以弥补太阳能不稳定的缺陷。目前普遍采用较多的是生物质、电等清洁能源。
辅助能源目前一般按系统进行统一设置，即一套系统设置一套辅助设备，这种方案对采用生物质等形式较为适合。对于采用电加热辅助的系统，由于其运行成本较高，部分专业技术人员提出每户按不同区域设置“单体空调”的辅助方案，此方案具有辅助加热启动速度较快的特点，因此对于用热需求间隙性大的用户更为适宜。
从建筑节能的角度考虑，辅助热源的设置除了保证技术上的合理性外，更重要的是应满足建筑节能的要求。《公共建筑节能设计标准》中对采用电热锅炉做出了限制性规定，太阳能热水采暖系统是以节能为目标的，因此，更应该严格限制采用电热锅炉作为辅助热源。
三、 太阳能采暖系统运行状况
1. 运行效果
太阳能采暖效果，除与太阳能集热器配比面积有关外，还受建筑物建设地点、建筑材料、房屋结构、建筑朝向、居住人口、生活方式等多种主客观因素影响。即便是同一建筑物，在不
同季节其运行效果也不尽相同。目前太阳能采暖系统安装的比例范围（太阳能集热面积/建筑面积）基本在1：6-1：8，整个采暖季太阳能采暖的平均保证率在30-40%。
以平谷区太平庄村为例，该村一期工程共计69户新民居示范工程，每户建筑面积111㎡，墙体材料采用金阳砌块，太阳能集热器与房屋建筑面积比为1：7.7，每户安装“九阳”平板太阳能集热器14.4㎡。通过测试表明，北京地区在气温不是很低的采暖季初期和末期，在不使用辅助能源只启动太阳能集热系统的情况下，房间温度可达到16℃以上。在冬季最冷的三个月里，不启动辅助设施的条件下，太阳能采暖房间的平均温度为10-12度，与非采暖房间的温差在10度左右。由辅助加热系统提供少量的能源对太阳能采暖系统进行补充，就可以达到较好的取暖效果。
另外，通过我们长时间的售后服务用户调查，采暖效果的满意与否，与用户的期望值有很大的关系，比如同样房子，同样采暖效果，绝大多数用户反应使用情况较好，也有少部分用户反应使用效果较差。
2. 太阳能采暖的社会效益分析
太阳能采暖系统虽然初期投资较大，但在国家能源结构调整、环境保护、改善农村生活条件及带动农村经济发展等方面具有较高的社会效益。
1) 太阳能采暖系统作为一项新能源利用技术，符合国家资源节约与环境保护的基本国策，有利于国家整体能源结构的调整。
2) 在新农村的建设中，太阳能采暖作为新民居建设的一项基本内容，对于改善广大农民居住生活条件、提高农民对新能源的利用意识等方面能起到积极作用。以平谷区为例，在太阳能采暖示范村建成后，彻底改变了当地居民的生活条件，带动了旅游业等相关产业发展，吸引了外来消费体，增加了当地农民的收入。
3) 寒冷地区新农村建设中较难的问题是如何利用清洁、廉价、可再生的能源为建筑供暖、供生活热水。太阳能采暖系统在北京地区的成功应用，为我国三北和其他寒冷地区新农村建设提供了一项节约资源、保护环境、改善生活的重要支撑技术。从地域上讲，太阳能热水采暖系统更适合在我国中部地区的推广应用。
4) 从长远看，随着常规能源价格的不断上涨及污染治理成本的大幅度上升，太阳能采暖系统的社会及经济效益会更加明显。
四、 鼓励政策
《中华人民共和国可再生能源法》第十七条明确规定：国家鼓励单位和个人安装和使用太阳能热水系统、太阳能供热采暖和制冷系统、太阳能光伏发电系统等太阳能利用系统。从2006年1月1日起，房地产开发企业应当在建筑物的设计和施工中为太阳能利用提供必备条件。对已建成的建筑物，住户可以在不影响其质量与安全的前提下安装符合技术规范和产品标准的太阳能利用系统，另有约定的除外。这是我国太阳能采暖推广应用的法律基础。
《北京市“十一五”时期能源发展及节能规划》提出，鼓励太阳能的利用，推广太阳房建设和太阳能热水器的使用，到2010年，实现可再生能源供热面积4000万m2，约占全市总供热面积的6%。这是北京地区大力发展太阳能采暖的政策支撑。
2012年3月1日，北京市颁布了强制安装太阳能政策《北京市太阳能热水系统城镇建筑应用管理办法》，办法规定自3月1日起，本市新建建筑，将强制安装太阳能热水系统。其中规定，新建、改建工程的建设单位、设计单位应当按照国家标准和北京市地方标准的要求进行太阳能热水系统的设计。太阳能热水系统建筑应用的经济技术指标和设计安装要求纳入本市地方标准，重要指标和要求作为强制性条款。对擅自取消太阳能热水系统的建设项目，责令限期
整改。
目前，对于新型节能抗震建筑的建设，北京市的补贴标准为2万元/户；在此基础上进行太阳能采暖设备加装，北京市并没有统一的补助要求及标准。作为新农村建设太阳能采暖项目实施较好的平谷区，区政府及各级乡镇政府根据条件不同，对于实施太阳能采暖的太阳能采暖的住户给予3-5万不同程度的补贴。
五、 问题
1. 冬夏热量平衡问题
根据对太阳能采暖项目的统计，目前安装的太阳能系统其集热器与建筑面积的配比范围在1:6-1:8，此种配比条件下太阳能的冬季供暖的保证率相对较低，与此形成鲜明对比的是，夏季太阳能系统的生活热水产热量较大，即建筑物的冬夏用热负荷与太阳能冬夏产热负荷存在着巨大的反向差异性。因此，“非采暖季能源利用率低”成为制约太阳能采暖技术推广的一大技术瓶颈。
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