高海拔清洁供暖几种方式浅谈

任亚军1，王罡2，牛亚兵2，张思远3，王彦普4

[摘要]解决高寒高海拔地区供暖问题已成为中央第六次西藏工作会议和自治区“十三五”规划纲要的重中之重。西藏“十三五”纲要指出，要着力解决高寒高海拔地区的供暖工作，供热方式要结合西藏实际情况进行研究探讨，西藏的太阳能资源非常丰富，选择可再生能源进行供暖，符合绿色环保生态发展的理念。西藏适用太阳能综合利用的供暖方式。

[关键词]  高海拔；清洁供暖；

1 前言西藏，地处地球的第三极，这块离太阳最近的地方，是我国太阳辐射最强的地区，有着得天独厚的太阳能资源优势。西藏高原由于海拔高，大气洁净，空气干燥，纬度又低，所以太阳总辐射量大，西藏太阳能资源居全国首位，也是世界上最丰富的地区之一，太阳能是西藏新能源利用最理想、最有效和最直接的途径，也是实现西藏能源利用结构调整的有力推手。

2高海拔地区特点

太阳能具有安全可靠、无噪声、无污染、制约少、故障率低、维护简便等优点，在西藏广袤严寒、地形多样和居住分散的现实条件下，有着非常独特的作用。目前，西藏太阳能利用（光伏为主，光热为辅）中存在着政府行为强，市场培育不足、能源管理滞后、运行机制缺乏活力等问题。具体表现为：太阳能利用的成本相对较高，项目基本上都是政府投资（或援藏）兴建，市场化程度低；太阳能户用电源主要分布于交通不便的偏远地区，相关服务与维修得不到及时有效保障，运行管理和维修维护问题日益突出。这些问题制约了太阳能产业的可持续发展，进而牵制了西藏可再生能源产业的发展步伐。

3 不同清洁供暖方式分析

3.1 天然气供暖

天然气供暖在农村燃气壁挂炉方式为主，在热量利用效率方面，无论规模大小，锅炉效率一般差别不大。由于天然气是空间燃烧，锅炉效率主要与受热面大小、供热介质的温度和换热强化等因素有关。由于天然气锅炉不产生灰分，受热面布置不考虑灰堵和清灰问题，可以采用波纹管和旋流片等强化传热方式，所以锅炉的热效率高，热水锅炉一般都在90%左右。由于炉膛燃烧温度低，排烟温度较低，相对燃煤供暖方式，天然气供暖更加高效清洁。

3.2 生物质能供暖

生物质能清洁供暖布局灵活，适应性强，适宜就近收集原料、就地加工转换、就近消费、分布式开发利用，可用于生物质资源丰富地区的县城及农村取暖，在用户侧直接替代煤炭。

《北方地区冬季清洁取暖规划（2017-2021年）》要求，到 2021年，生物质能清洁供暖面积达到 21亿平方米，其中：农林生物质热电联产供暖面积 10亿平方米，城镇生活垃圾热电联产供暖面积 5亿平方米，生物质成型燃料供暖面积5亿平方米，生物天然气与其他生物质气化供暖面积超 1亿平方米。

3.3 直接电供暖

利用电热装置在电力负荷低谷期把多余的电力转换为热量，不仅为当时的供热需求提供热源，还储存热量满足电力负荷高峰期供热的需求。电热采暖有多种方式可供选择a.低温大面积电热地面辐射供暖(简称“地热”)被很多人视作是最舒适的采暖方式；b.壁挂式电暖器对温度变化反应迅速并且加热速度也比较快，采暖的舒适度也很高；c.电热天棚采暖产品既有适合一般层高建筑物的顶装电热膜，又有在层高较高情况下适合悬挂吊装的高空辐射式加热器；d.电热防冻保护系统有很多种类，包括管道防冻、户外各类区域防冻等等。

《北方地区冬季清洁取暖规划（2017-2021年）》鼓励可再生能源发电规模较大地区实施电供暖，结合采暖区域的热负荷特性、环保生态要求、电力资源、电网支撑能力等因素，因地制宜发展电供暖。

3.4 地源热泵供暖

在地下埋管，通过埋管中的循环水与地下砂石黏土换热，提取地层中的热量，再通过热泵提升热量的品位，以满足建筑供热需求。对于埋深为100米左右的地下埋管，换热后的循环水一般在10到15℃之间，热泵的电―热转换效率为3到4。近年来我国西北地区研发成功2000米到3000米深的地下埋管热泵系统，循环水出水温度可以达到20到30℃，从而其电-热转换效率COP可达4到5。

3.5 空气源热泵供暖

从室外空气中获取热量，再通过热泵提取其热量品位，以满足建筑供暖需求。当室外空气温度在0℃左右时这种方式可以实现的电-热转换效率COP可达到3。由于这种方式很少受条件限制，所以在长江流域地区一直是最合适的建筑供暖热源。

近年来我国在此方向的技术进步迅速，通过新的压缩机技术、变频技术和新的系统形式，已经把空气源热泵的适用范围扩展到零下20℃的低温环境。在-20℃下几种空气源热泵的COP已经可以达到2，制热量也可达到标称工况的70%以上。这就使得空气源热泵在绝大多数地区都可以作为高效的电-热转换方式，为建筑提供供暖热量。中国的空气源热泵技术目前处于国际领先地位。

3.7 太阳能供暖

太阳能热利用技术成熟，包括太阳能平板集热和太阳能聚光集热系统两种方式，已广泛用于生活及工业热水供应。在资源丰富地区，太阳能适合与其他能源结合，实现热水、供暖复合系统的应用。国家鼓励在条件适宜的中小城镇、民用及公共建筑上推广太阳能供暖系统。在农业大棚、养殖场等用热需求大且与太阳能特性匹配的行业，充分利用太阳能供热。《北方地区冬季清洁取暖规划（2017-2021年）》提出太阳能供暖发展目标：配合其他清洁供暖方式，到2021 年，实现太阳能供暖面积目标5000 万平方米。

太阳能采暖是一项环保工程。它与普通的采暖方式不同的是热源不同，即普通采暖是燃煤、电、油、气等，而太阳能采暖是利用无污染、可再生的太阳能，是符合国情和政策发展方向的。

4 结论

西藏地区常规能源缺乏，运输、储存不便，成本较高且易导致环境污染，不适合采用燃煤或燃气锅炉的方案；电热水锅炉的方案虽然投资小，设备简单，但是运行费用最高，增加用户负担；太阳能是一种清洁的可再生能源，在所有的可再生能源中，其分布最广，获取方式最容易，是一种非常理想的清洁能源。但是太阳能受地理、昼夜和季节等规律性变化的影响以及阴晴云雨等随机因素的制约，能流密度低，通常每平方米不到一千瓦。为了克服太阳能聚光集热中由于天气变化造成的间歇性，实现全天候连续供暖，最大程度发挥太阳能集热系统的供暖能力，配备储热装置，同时辅助配合部分电能，可满足阴雨及夜间时段的连续供暖。

综上分析，在西藏地区公共建筑宜采用太阳能供暖，辅助热源采用电锅炉；居民建筑宜采用分散式电暖。这种组合模式既符合国情和政策发展方向，也符合当地实际情况。

参考文献

[1]赵斌,高寒高海拔地区太阳能集中供暖技术及其应用[J].华电技术,2020,10.

[2]康美华,西部高海拔地区太阳能供热系统性能监测分析[J].供热工程建设与高效运行研讨会.

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