貴州地區(qū)居住建筑采暖現(xiàn)狀與可行性分析

摘要：作者分析了貴州地區(qū)不同城市的氣候特點(diǎn)，通過(guò)調(diào)查目前居住建筑采暖現(xiàn)狀，從能源利用、環(huán)境保護(hù)、初投資及運(yùn)行成本、人員熱舒適性等方面分析了集中供暖與局部供暖的優(yōu)缺點(diǎn)，提出了因地制宜適合不同氣候分區(qū)的采暖方案。

關(guān)鍵詞：居住建筑；集中供暖；局部供暖

中圖分類(lèi)號(hào)：TU832" 文獻(xiàn)標(biāo)識(shí)碼：A" 文章編號(hào)：1009-3583（2024）-0070-04

Heating States and Feasibility Analysis of Residential Building in Guizhou

HE Ming， LIU Jing， PU Shuang， LI Sheng-hong

（School of Engineering and Technology， Zunyi Normal University， Zunyi 563006， China）

Abstract： The article analyzed the climate characteristics of different cities in guizhou， by investigating the heating present states of resi- dential buildings from energy use， environmental protection， initial investment and running cost， personnel thermal comfort， etc.. Mean- while， it also analyzed advantages and disadvantages of central heating and local heating forms that commonly used， the heating scheme suitable for different climate zones should be selected according to local conditions.

keywords： residential building; central heating; local heating

在全球變暖的氣候背景下，我國(guó)冬季受冷空氣活動(dòng)影響頻繁。隨著我國(guó)經(jīng)濟(jì)的不斷增長(zhǎng)，人們對(duì)室內(nèi)舒適性的需求也不斷增強(qiáng)，冬季采暖問(wèn)題也越來(lái)越受到廣泛關(guān)注。國(guó)家標(biāo)準(zhǔn)《民用建筑熱工設(shè)計(jì)規(guī)范》（GB50176-93）[1]要求建筑熱工設(shè)計(jì)應(yīng)與地區(qū)氣候相適應(yīng)，因此以最冷月平均溫度及最熱月平均溫度作為主要指標(biāo)，以年累計(jì)日平均溫度≤5℃及≥25℃的天數(shù)作為輔助指標(biāo)，將我國(guó)劃分為5個(gè) 熱工設(shè)計(jì)分區(qū)。貴州省位于中國(guó)西南的東南部，地理坐標(biāo)介于東經(jīng)103。36′～109。35′、北緯24。37′～29。13′之間。其中，遵義市、銅仁市、黔東南苗族侗族自治州屬于典型夏熱冬冷地區(qū)，而貴陽(yáng)市、安順市、六盤(pán)水市、畢節(jié)市、黔南布依族苗族自治州、黔西南布依族苗族自治州屬于典型溫和地區(qū)?！疤鞜o(wú)三日晴，地?zé)o三尺平”形象概括了貴州冬季陰天多雨，地形復(fù)雜的山地氣候特點(diǎn)，加上頻繁出現(xiàn)的“倒春寒”及冬季凍雨產(chǎn)生的凝凍災(zāi)害[2]，使得貴州冬季的采暖需求變得更加迫切。

目前居住建筑采暖形式分為集中采暖和局部采暖兩種，集中采暖多應(yīng)用于嚴(yán)寒和寒冷地區(qū)，對(duì)于未嚴(yán)格限定滿(mǎn)足冬季保溫要求的夏熱冬冷地區(qū)、夏熱冬暖地區(qū)和溫和地區(qū)，則多采用局部采暖滿(mǎn)足冬季熱舒適性的要求。為深入研究貴州省冬季采暖現(xiàn)狀和采暖需求，分析貴州省居住建筑采暖能耗構(gòu)成和特征，作者于2022年1月對(duì)貴州省居住建筑進(jìn)行了調(diào)研。

1采暖現(xiàn)狀及需求分析

1.1調(diào)研基本方法

本次調(diào)研對(duì)象為貴州省九個(gè)市州的居民，調(diào)研采用問(wèn)卷調(diào)查的方式，共發(fā)放問(wèn)卷350份，收回339份，實(shí)得有效問(wèn)卷335份。調(diào)查問(wèn)卷內(nèi)容包括家庭基本情況、冬季采暖方式、取暖費(fèi)用、采暖滿(mǎn)意度等。

1.2 調(diào)研結(jié)果分析

本次調(diào)研廣泛收集了貴陽(yáng)市、遵義市、安順市、黔南布依族苗族自治州、黔東南苗族侗族自治州、銅仁市、畢節(jié)市、六盤(pán)水市、黔西南布依族苗族自治州九個(gè)市州的采暖需求。根據(jù)圖1可知，被調(diào)查對(duì)象位于夏熱冬冷地區(qū)的共有224個(gè)家庭，占比66.9%，位于溫和地區(qū)的共有111個(gè)家庭，占比33.1%?！睹裼媒ㄖ峁ぴO(shè)計(jì)規(guī)范》（GB50176-93）要求夏熱冬冷地區(qū)最冷月平均溫度0～10℃要適當(dāng)兼顧冬季保溫，溫和地區(qū)最冷月平均溫度gt;10℃一般可不考慮冬季保溫。因此，本次調(diào)研的結(jié)果兼顧了貴州省不同熱工分區(qū)的基本情況，同時(shí)更能反映冬季溫度偏低的夏熱冬冷地區(qū)居民采暖需求。

1.2.1 家庭基本情況

本次調(diào)研對(duì)象家庭居住面積60平方米以下的占6.57%，60～100平方米的占29.25%，100～140平方米的占43.28%，140～180平方米的占12.84%，180平方米以上的占8.06%。圖2反映了受訪家庭月收入情況，總體來(lái)說(shuō)受訪家庭月收入差距大，這一因素對(duì)于采暖方式的選擇有很大影響。

1.2.2 采暖基本情況

貴州省部分住宅小區(qū)已試點(diǎn)集中供暖，如圖3所示，9.25%的家庭冬季選擇集中供暖，月均采暖費(fèi)用在700～2000元不等，參照貴陽(yáng)市某小區(qū)集中供暖25元/（m2·季）的指導(dǎo)收費(fèi)標(biāo)準(zhǔn)，調(diào)研結(jié)果與受訪居民住房標(biāo)準(zhǔn)基本吻合。進(jìn)一步調(diào)研集中供暖用戶(hù)的滿(mǎn)意度，35.48%的受訪家庭表示滿(mǎn)意，64.52%的受訪家庭感覺(jué)一般或不滿(mǎn)意，主要原因包括集中采暖費(fèi)用高，室內(nèi)溫度不均，供暖質(zhì)量沒(méi)保證以及后期服務(wù)欠佳等方面。93.55%的集中供暖用戶(hù)對(duì)室內(nèi)的期望溫度在20℃及以上，由于南方建筑沒(méi)有保溫層，且集中供暖普遍存在的“垂直失調(diào)”現(xiàn)象，導(dǎo)致實(shí)際供暖效果大打折扣。

被調(diào)研的335個(gè)樣本中，90.75%的家庭冬季自行解決采暖問(wèn)題。由圖4的調(diào)研結(jié)果可知，40.79%的用戶(hù)冬季使用油汀、暖風(fēng)機(jī)、電暖爐等電加熱設(shè)備供暖，運(yùn)行費(fèi)用較高，因此也有26.32%的城鎮(zhèn)和農(nóng)村用戶(hù)選擇使用廉價(jià)易得的燃煤采暖爐具。此外，使用分體熱泵型空調(diào)供暖的用戶(hù)占10.86%，使用戶(hù)式燃?xì)獗趻鞝t配合散熱器或地暖的用戶(hù)占6.91%，使用中央空調(diào)+地暖的用戶(hù)占6.58%，使用可再生能源供暖的用戶(hù)僅占0.66%，使用其他方式供暖的用戶(hù)占7.89%。

從分散采暖設(shè)備的使用情況來(lái)看，貴州省冬季以使用電能或燃燒固體燃料采暖為主，圖5顯示，受訪家庭每月購(gòu)買(mǎi)燃料或用電的費(fèi)用相差很大，月均取暖費(fèi)在200～500元的家庭占比最高。總體來(lái)看，分散采暖方式家庭月均取暖費(fèi)用約占家庭月收入的10%，采用燃燒固體燃料、小型電加熱器取暖的家庭月均費(fèi)用遠(yuǎn)低于集中供暖，而使用分體式空調(diào)、燃?xì)獗趻鞝t、中央空調(diào)采暖的家庭月均費(fèi)用與集中供暖相差不大。

調(diào)查發(fā)現(xiàn)，在考慮合理的采暖費(fèi)用情況下，分散采暖用戶(hù)對(duì)于室內(nèi)溫度的期望值普遍在16～20℃ ， 略低于集中采暖用戶(hù)對(duì)溫度的期望值。71.05%的受訪家庭對(duì)現(xiàn)有分散采暖效果的滿(mǎn)意度為一般或不滿(mǎn)意，存在的問(wèn)題主要為不經(jīng)濟(jì)，供暖效果差，存在一定安全隱患，不環(huán)保以及不美觀。通過(guò)進(jìn)一步調(diào)查，在采暖費(fèi)用與家庭收入相匹配的前提下，49.07%的受訪者表示希望采用集中供暖，40.27%的受訪者希望采用低溫地板輻射采暖方式。

圖6顯示了貴州省居民冬季采暖時(shí)段的基本情況，其中57.24%的受訪家庭采暖時(shí)間不確定，通常不高于9小時(shí)。這與該地區(qū)集中供暖未普及、絕大多數(shù)居民采用局部采暖設(shè)備供暖有關(guān)。此外，部分家庭上班時(shí)段外出工作，家中無(wú)人的狀態(tài)也會(huì)暫停使用采暖設(shè)備。

2 采暖特點(diǎn)及可行性分析

2.1 集中供暖

集中供暖是目前我國(guó)北方地區(qū)冬季采暖普遍采用的形式，集中供暖技術(shù)成熟，安全可靠，室內(nèi)衛(wèi)生狀況好，全天供暖溫度波動(dòng)小，熱交換效率高。目前集中供暖的熱源通常采用燃油、燃?xì)忮仩t、熱電聯(lián)產(chǎn)、直燃機(jī)以及使用清潔能源的地源熱泵、水源熱泵、空氣源熱泵等多種形式。集中供熱按面積收費(fèi)，不同供暖方式初投資及運(yùn)行費(fèi)用差別較大，因此收費(fèi)標(biāo)準(zhǔn)不一，使用過(guò)程中可控性差，水力失調(diào)問(wèn)題突出，能耗受用戶(hù)節(jié)能意識(shí)影響大。貴州省目前以小區(qū)集中供暖為主，供熱時(shí)間從每年11月中旬至次年3月初，結(jié)合貴州頻繁出現(xiàn)的“倒春寒”天氣，該供暖方式易受氣候變化、能源模式的影響，因此應(yīng)因地制宜合理選擇熱源，布置供熱管網(wǎng)，提高能源利用率和使用效果。

2.2 局部供暖

目前貴州省居住建筑通常采用局部供暖形式，主要包括家用分體式空調(diào)、戶(hù)式中央空調(diào)、電加熱器、戶(hù)式燃?xì)獗趻鞝t、空氣源熱泵空調(diào)+地暖兩聯(lián)供、燃煤爐等分散式供暖系統(tǒng)或設(shè)備。

家用分體式空調(diào)使用廣泛，其優(yōu)點(diǎn)可以概括為節(jié)能、環(huán)保、經(jīng)濟(jì)、安全。熱泵型分體式空調(diào)制熱遵循逆卡諾循環(huán)原理，在電能的驅(qū)動(dòng)下，冬季從低溫室外空氣中取熱，向建筑物供暖，供暖能耗低，有利于環(huán)境保護(hù)，初投資及運(yùn)行費(fèi)用經(jīng)濟(jì)性好。家用分體式空調(diào)與室內(nèi)進(jìn)行熱交換的介質(zhì)為空氣，以對(duì)流換熱為主，空調(diào)送風(fēng)口位于房間上部，通常可以調(diào)節(jié)送風(fēng)角度。由于采暖房間垂直方向溫度梯度大、平均輻射溫度較低且局部存在吹風(fēng)感，總體來(lái)說(shuō)室內(nèi)熱環(huán)境較差。此外，當(dāng)遇到冬季室外溫度低于0℃時(shí)，又會(huì)出現(xiàn)蒸發(fā)器結(jié)霜、壓縮機(jī)性能降低等問(wèn)題[3]。

戶(hù)式中央空調(diào)通常應(yīng)用于大面積居室，由一臺(tái)主機(jī)通過(guò)風(fēng)管系統(tǒng)向房間送風(fēng)，或由冷熱源帶動(dòng)房間內(nèi)分散布置的末端設(shè)備，實(shí)現(xiàn)調(diào)節(jié)房間溫濕度的功能。相比于家用熱泵空調(diào)，戶(hù)式中央空調(diào)同樣具備了節(jié)能、環(huán)保和安全的優(yōu)點(diǎn)，能夠與室內(nèi)裝修融為一體，更加美觀和舒適，但一次投資大，運(yùn)行費(fèi)用高，且對(duì)房間層高有一定的要求。從溫度分布來(lái)說(shuō)，房間上方布置的送風(fēng)口同樣會(huì)帶來(lái)較大垂直溫度梯度和吹風(fēng)感的熱舒適問(wèn)題。

電加熱器是目前貴州省居民使用比例最高的分散式取暖設(shè)備，包含了油汀、暖風(fēng)機(jī)、電暖爐等多種形式[4]。電加熱器采暖可以通過(guò)對(duì)流換熱、輻射散熱以及熱傳導(dǎo)三種方式進(jìn)行熱量交換，換熱效率高，使用靈活。在實(shí)際使用中，電加熱器在各個(gè)房間分散布置，采暖范圍較小，且市面上產(chǎn)品質(zhì)量參差不齊，產(chǎn)品壽命差別較大，有引發(fā)火災(zāi)或觸電事故的安全隱患。從能源利用方面講，電能通常由化石燃料燃燒或者由風(fēng)能、水能、核能等產(chǎn)生，使用電能采暖，本質(zhì)上是高品位能轉(zhuǎn)化為低品位能的浪費(fèi)，因此不宜大規(guī)模推廣利用。

戶(hù)式燃?xì)獗趻鞝t可以與地暖或散熱器配合使用，用于居住建筑分戶(hù)采暖，同時(shí)可與給水管道共用熱源，滿(mǎn)足家庭熱水的供應(yīng)。該采暖方式使用天然氣這一清潔能源，燃燒充分，對(duì)大氣污染小，主流產(chǎn)品采用水循環(huán)供暖，熱量交換以輻射換熱為主，地面溫度均勻，熱量經(jīng)由房間下部均勻散發(fā)，滿(mǎn)足室內(nèi)人員“頭宜涼，腳宜熱”的熱舒適要求。燃?xì)獗趻鞝t通常安裝于陽(yáng)臺(tái)或廚房區(qū)域，居室內(nèi)噪聲低，清潔衛(wèi)生。為適應(yīng)貴陽(yáng)市轄區(qū)居民使用天然氣采暖的需求，對(duì)于獨(dú)立采暖用氣的用戶(hù)設(shè)置了階梯氣價(jià)，第一檔用氣量2200（含）立方米以?xún)?nèi)，單價(jià)2.51元/m3，第二檔用氣量2200～3200（含）立方米，單價(jià)2.96元/m3，第三檔用氣量3200立方米以上，單價(jià)3.70元/m3。對(duì)于絕大多數(shù)建筑面積100～140平方米的居民而言，每月天然氣采暖費(fèi)用約1000～1500元不等，相較于集中供暖，經(jīng)濟(jì)性不具備優(yōu)勢(shì)，但居民節(jié)能意識(shí)普遍較強(qiáng)。近年來(lái)低溫地板輻射采暖系統(tǒng)越來(lái)越受到普通家庭的青瞇，采用該采暖方式的用戶(hù)越來(lái)越多，大范圍使用時(shí)，冬季用氣高峰時(shí)段城市天然氣調(diào)峰壓力會(huì)增大。此外，天然氣為易燃易爆氣體，不當(dāng)使用存在安全隱患，燃?xì)獗趻鞝t壽命不長(zhǎng)，更換會(huì)產(chǎn)生維護(hù)費(fèi)用，運(yùn)行費(fèi)用較高。

空氣源熱泵空調(diào)+地暖兩聯(lián)供系統(tǒng)是集空調(diào)和地暖的集成系統(tǒng)，冬季供熱工況下，該系統(tǒng)兼顧了空氣源熱泵節(jié)能、環(huán)保和低溫地板輻射采暖系統(tǒng)溫度分布均勻、舒適度好的優(yōu)點(diǎn)，同時(shí)末端配置靈活，高效、可控，費(fèi)用相比燃?xì)獠膳?jié)約50%以上，但相對(duì)來(lái)說(shuō)初投資更高，對(duì)設(shè)備安裝條件提出了更嚴(yán)格的要求。

煤的不充分燃燒會(huì)產(chǎn)生 PM2.5、NOx、SO2、CO 等大氣污染物，由于煤價(jià)格低、易獲取，燃煤采暖依然是冬季采暖的主要方式之一。固體燃料燃燒產(chǎn)生的排放物對(duì)室內(nèi)空氣污染嚴(yán)重，同時(shí)對(duì)室內(nèi)人員的身體健康具有一定的危害。我國(guó)于2018年7月發(fā)布了《打贏藍(lán)天保衛(wèi)戰(zhàn)三年行動(dòng)計(jì)劃》[5]，在今后的一段時(shí)間內(nèi)，貴州省采暖方式改革同樣面臨著調(diào)整能源結(jié)構(gòu)、構(gòu)建清潔低碳高效能源體系的重大機(jī)遇和挑戰(zhàn)。

2017年，國(guó)家能源局綜合司發(fā)布《關(guān)于促進(jìn)可再生能源供熱的意見(jiàn)》（征求意見(jiàn)稿）[5]，提出發(fā)揮各類(lèi)可再生能源的優(yōu)勢(shì)，推動(dòng)可再生能源與常規(guī)能源體系融合，統(tǒng)籌規(guī)劃區(qū)域內(nèi)熱力和電力等能源系統(tǒng)，建立可再生能源與傳統(tǒng)能源協(xié)同互補(bǔ)、梯級(jí)利用的綜合熱能供應(yīng)體系?？稍偕茉丛诓膳犷I(lǐng)域的應(yīng)用包含太陽(yáng)能熱利用、風(fēng)電供暖、地?zé)崮芄┡?、生物質(zhì)能供暖等。貴州省地?zé)豳Y源供暖已得到充分應(yīng)用[6]。隨著貴州省水、風(fēng)、光等資源開(kāi)發(fā)力度的持續(xù)加大，積極促進(jìn)可再生能源供熱，既能解決民生工程，又能避免煤、石油、天然氣等能源燃燒產(chǎn)生的大氣污染問(wèn)題，對(duì)于我國(guó)的能源結(jié)構(gòu)轉(zhuǎn)型和生態(tài)文明建設(shè)具有重要的推動(dòng)作用。

3 結(jié)論

（1）貴州地區(qū)居住建筑目前以分散采暖方式為主，主要使用電能或固體燃料燃燒采暖。

（2）貴州地區(qū)集中供暖受供暖時(shí)段、氣候變化及能源模式影響大，運(yùn)行費(fèi)用高，應(yīng)因地制宜合理選擇熱源形式確定供暖方案。

（3）分散式供暖使用靈活，可控性好，空氣源熱泵空調(diào)+地暖兩聯(lián)供系統(tǒng)是兼顧節(jié)能、環(huán)保、舒適的優(yōu)選局部供暖形式。

（4）大力發(fā)展可再生能源供熱是有利于我國(guó)能源結(jié)構(gòu)轉(zhuǎn)型和生態(tài)文明建設(shè)的民生工程。

參考文獻(xiàn)：

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（責(zé)任編輯：朱彬）