北方供暖地区不同采暖方式发展现状及经济性分析

程翔

摘要：文章针对现今供暖质量需求不断升高以及环境保护政策对传统采暖方式具有冲击力两个问题展开探究。从北方地区供暖情况简述、环境型分析、经济分析以及未来采暖趋势预判四个方面进行分析，为合理选择采暖方式提供理论依据，实现可持续发展。

关键词：北方地区;采暖方式;能源结构;经济分析;发展趋势预测

随着十九大召开、我国社会主义进入新时代，我国政治上、经济上将贯彻落实新发展理念，绿色发展、协调发展将成为国家政策所支持的发展方式。我国北方地区冬季采暖供热是主要消费大户，然而北方地区供暖存在着污染较高（污染物排放使北方冬季采暖对区域环境污染非常严重，导致近年北方地区冬季空气质量明显下降，雾霾天气频繁发生），经济效益有待提升，化石能源消耗巨大且供应日益紧张等问题。在新时代我国提出了绿水青山便是金山银山的理念，让居民享受良好的生态环境成为新时代首要目标。我国目前对大部分北方供暖都会提出了详细污染物排放数值要求以改良生态环境，什么样的采暖方式、能源消费模式将同时实现经济和环境的“双盈利”成为引领采暖行业成长的核心问题。同时，我国对能源结构的优化调整促使新型采暖技术不断涌现，各种技术特点相差巨大，需在不同角度进行综合评价，指出多种能源采暖技术的发展方向。

从现今北方供暖地区采暖现状入手，对各种采暖方式进行环保及经济性分析，并对未来采暖行业发展趋势进行了预测，指出将来可能“受宠”的采暖新方式。

一、北方供暖地区采暖方式简述

（一）按采暖覆盖范围分类

我國经济目前处于高速发展阶段，相应的带动了科技进步，富含科技含量的采暖设备也逐步被开发使用。根据供暖对象聚集程度的不同，采暖方式可以分为集中采暖和分散采暖。

1. 集中采暖

集中供暖主要为城市小区、企业等人口集中区提供采暖需求，是首要采暖方式。现今，集中采暖方式已覆盖中国北方地区城市大部分区域，农村部分区域。该采暖方式热能使用效率高，技术非常成熟。能够实现不间断供暖，且价格便宜，安全性较高。但这种供暖方式一般不可调节温度，供暖时间也无法灵活控制。

2. 分散采暖

分散采暖采用功率足够大的燃气热水器（燃气炉）来为住户提供供暖和生活热水的系统，可由用户随意选择采暖温度和采暖时间。

中国北方地区城市小部分区域（多为未经重新改造的老城区）、农村大部分区域仍采用分散采暖。部分中高档小区采用分散取暖时，往往采用以天然气为燃料的锅炉进行采暖，能按照用户需求进行供热平衡的调节，有利于节约资源。但由于单体分散供热方式需要建立较多的小型锅炉房，因锅炉容量小，技术水平差，导致了热能损耗较多，煤炭燃烧不充分现象的发生。

（二）按采暖能源分类

1. 燃煤采暖

以煤为燃料目前仍是主要供暖方式，因为该技术成熟、安全可靠，且价格便宜。但是也伴随着污染物排放非常严重的问题。目前国家已经出台相关政策逐渐取缔该采暖方式。

针对国家有关环境改善政策，市场也研发出一定种类的新型燃煤采暖锅炉设计。然而此类基于煤炭为燃料的锅炉发展前景并不乐观，更苛刻的环保要求严重限制了燃煤锅炉的继续使用，煤炭作为采暖燃料在国家政策的倒逼下将在近几十年内逐步退出市场。

2. 燃气采暖

燃气采暖以可燃气体为能源为居民供暖。随着国家禁止燃煤锅炉的使用，目前已有大型燃气锅炉用于小区域集中供暖。

燃气采暖可实现用户自身限定开关时间，计量准确。在实现供暖保障的同时部分燃气供暖设备还可以提供生活热水，满足家庭日常需求。且一般家庭用燃气供暖设备体积较小，可安装在墙体、房间角落等，节省住房空间。但由于国家大规模煤改气工程的实施导致天然气供不应求，价格上涨，燃气采暖成本呈上升趋势。在安全监管较弱地区，燃气供暖设备安装方式不当会引起燃料燃烧不完全产生有毒气体一氧化碳，存在安全隐患。

3 .普通电采暖

普通电采暖以电为能量，加热可发热器件从而将房间空气温度升高。电采暖控制温度较方便，且达到设定温度所需时间也较短。一般电暖器不会发出噪音，也不会排放污染物，是环境友好型能源。但由于一般电暖器体积较小，房间内空气温度梯度较大，总体舒适度稍差。且耗电量使用成本偏高，有一定的使用安全问题。

4. 空调采暖

用空调作为供热机器的采暖方式。该种采暖方式使用安全方便。电能利用效率较高，因室外机可以吸收环境热量，进行热能转化，所以单位电能转化得到热能高于电能直接发热的热值。但同样成本较高。

5. 太阳能采暖

将太阳的辐射能转换为热能供利用。成本低，寿命长，经济效益显著，可再生能源。但因集热设备面积大，造价高，且时间性较强，需配合蓄热设备使用。

6. 地热采暖

地热采暖将地热能作为热源，使用热泵实现供暖。冬季气温较低时，依靠温差把地热能热量传递给房间。地热能基本没有成本，且消费每度电能够获取三度电以上的热量，是高效节能、环保产品。使用地热供暖机组供暖运行费用较低。但当采热源过于密集时，地热供给效果不佳。

7. 核能供热

通过核反应堆核反应放出的热量提供供暖热水。能量密度高，污染物排放量很低，寿命很长。当服役期满，选用的地区可以继续安全使用。

核能供暖技术要求很高，且安全隐患在现今科技水平下仍存在，推广应用较少。

8. 热泵采暖

热泵工作原理与空调类似，有空气源热泵、土壤源热泵和水源热泵等种类。热泵将外界的热量高效率利用，运行成本很低。且设备调节起来比较简单，但维护复杂产生的噪音容易造成扰民现象发生。

二、不同采暖方式环保效益分析

排放因子是指单位质量能源消耗伴随的污染物的生成量，是表征污染源颗粒物排放特征的重要参数单位一般为g/kg或kg/t。

几种比较典型的供暖方式排放因子比较如图 1所示。由分析发现，燃煤热电联产和燃煤锅炉房的排放因子明显高于其他类型的供暖方式。

（一）不同采暖方式污染物排放量

图 2以年排放总量为评价标准对比了不同供暖模式下的污染物排放。燃气分散锅炉供暖模式下各种污染物排放量是最低的，集中供暖模式下以天然气为燃料的污染物排放量明显低于以煤粉为燃料的污染物排放量。

（二）不同采暖方式环保效益比较分析

根据以上对不同采暖方式的排放因子和污染物排放总量对比，可以按对环境的污染程度将全部采暖方式分为环境友好型采暖方式和高污染采暖方式。在今后的采暖方式技术改革中尽可能发展环境友好型采暖方式，高污染采暖方式则需要逐步放弃。

1. 环境友好型采暖方式

通过上述分析，可知集中供热相比于分散供热具有环境友好型优势。把多种不同的能源联合起来使用可以提高设备热效率。太阳能、地热能、生物质能等本身具有能源自身清洁属性。

2. 高污染采暖方式

以煤炭作为主要燃料的采暖方式普遍具有耗能大、污染物多、污染高的劣势。但往往煤炭采暖在经济上具有优势，开采成本、净化成本、燃烧成本较低，属于高污染采暖方式，已经不适合继续推广使用。

三、不同采暖方式经济性及影响因素分析不同采暖方式经济性比较

（一）初投资

初投资可用如下公式进行计算：

M=M1+M2+M3+M4（1）

式中，M1为设备价格，元。M2为安装费用，元/平米。M3为外网投资，元/平米。M4为室内花费，元/平米。某北方地区不同采暖方式初投资比较如图 3所示。

（二）运行费用

运行费用可用如下公式计算：

N=N1+N2+N3+N4+N5+N6+N7（2）

式中，N1为使用的燃料费，元/（平米·年）。可用公式N1=K*P计算，其中K为年耗燃料量，公斤/（平米·年）。P为燃料单价，元/公斤。N2为水费，元/（平米·年）。锅炉需要按需补给水，而对于单户式燃气锅炉则补给水量很少。N3为电费，元/（平米·年）。锅炉其他配套设备运行时的电耗。N4为人工费，元/（人·天）。此处指配备操作人员的传统供暖厂家所需人力费。N5为维修费，元/（平米·年）。一般根据固定资产总价值进行估算。N6为折旧费，元/（平米·年）。折旧费包括各种系统及设备等的折旧，按一定百分率的固定资产进行计算。N7为其他费用，元/（平米·年）。包括燃料燃烧污染物处理费、水处理费等，按一定百分率的固定资产进行计算。

图4给出了各种采暖方式的运行费用对比。

（三）总费用

总费用采用费用年值的方法进行计算，把初投资按一定折算率折算为与经营费用相似的费用，将两者加至一起算出的数值称为费用年值。根据此计算方法得到某地不同采暖方式的总费用对比，如图5所示。

由图 5可知，与燃煤集中锅炉房相比，分散燃气锅炉和发热电缆的总费用是较高的，而热电厂、户式燃气炉和电暖器的总费用相对是较低的。

（四）国家政策对于采暖方式的影响

《中国的能源政策》中给出八项能源发展方针，并指出此后一段时期内，中国仍将处于快速发展的阶段，经济和民生两个任务十分艰巨，能源供给依然形势严重。

国家层面将继续支持新能源和环境保护技术的研发。传统燃煤采暖格局将渐渐被改善。随着2020年全面小康的接近、2050年建成富强民主文明和谐美丽的社会主义强国的目标确立，国家将支持、引导采暖方式向环境友好方向转变。

（五）环保效益对不同采暖方式的影响

二氧化碳的排放是导致全球气候变暖的重要原因。我国目前已经成为二氧化碳第一排放国，约占全球排放总量的20%。电站锅炉发电产生的二氧化碳约占我国排放总量的一半左右。对风电、核电、水电和太阳能光伏发电减排二氧化碳的经济性进行定量分析，若以水电减排每吨二氧化碳的费用作为基本标准，设定系数为1，那么核电的系数为1.2，风电系数为1.9，太阳能光伏发电系数为3.4。核电的减排效果最好。为了从根本上减少二氧化碳排量，我国需大力发展可再生能源发电和核电。

目前，大气污染已经成为全国各地尤其是北方亟需解决的问题，而其导致的雾霾天气正在危害人类健康。根据国家环境保护部提供的空气质量监测数据，在全国主要大中型城市中，空气污染主要集中在华中华北地区，重度雾霾主要集中在北方冬季，雾霾严重程度也是随入冬开始呈上升趋势。由此可知，冬季北方燃煤供暖是雾霾日渐严重的关键诱因。所以控制北方冬季采暖燃煤量不仅可以节约能源，还能减少雾霾天气的发生。清洁能源供暖将逐步取代传统燃煤供暖，这是加强环境保护大背景下对供暖方式改变的要求。

（六）房地产行业对于采暖方式的采纳现状及不同规格楼盘对采暖方式的需求

高层住宅的采暖系统的选择与设计在目前来说依然在运用传统建筑的思路，根据大楼高度、楼层内部设计来设置管道与配套设施。采暖设施除了要顾及效率与节能的问题，还要考虑高层建筑的美观问题。大力開发利用太阳能、风能等可再生资源，达到建筑整体的保温效果， 能够很大程度上降低采暖的能源消耗。

对于房地产厂商开发的高档别墅区，由于选址多远离市区，既没有传统锅炉房提供热水采暖，也没有天然气管道提供燃气供暖。因此很多都选择电采暖或空调采暖。而根据本文对各种采暖方式的经济性分析，这两种采暖方式供热费用较大，尤其是别墅空间面积较大导致采暖季总体采暖费用较高。发展多能源耦合供热技术成为房地产厂商解决别墅区采暖问题的有效途径。

四、未来采暖方式预测

（一）能源多元化的采暖方式的优势及发展前景

煤炭作为中国的主要能源在供暖中具有一定的经济优势，但随着我国居民生活水平提高引起的对生存环境要求的提高，以及环保政策的日益严格，煤炭供暖将逐步退出历史舞台。新型采暖技术的快速发展和日趋成熟可以满足人们对采暖水平不断提高的需求，采暖逐步走向多元化发展。虽然采暖方式的增加为人们提供了更多更方便的选择，但单一的采暖方式总存在一些缺点和劣势。因此，多能源耦合采暖技术应时而生，不仅可以集多种采暖方式优点于一身，还因为多能源耦合采暖中选用的多为具有环保优势和可再生优势的新型能源，成为采暖行业发展的主要趋势。

现用两种多能源耦合采暖方式作为例证说明其优势。

太阳能与水源热泵的多能源耦合供热：常规太阳能供暖系统中集热系统的可利用温度范围限制了太阳能的利用率，通过太阳能与水源热泵的结合可充分利用太阳能低温得热， 降低集热系统的工作温度，显著提高太阳能集热效率，同时通过控制技术提高了水源热泵的性能系数（COP）。

太阳能与生物质能的多能源耦合供热：利用生物质锅炉承担大部分负荷来保障系统供热温度，保障夜间或阴雨天系统的正常运行。而当白天日照充足时，将太阳能集热器产生的热水送入水箱储存，并通过一定的联合方式参与供热循环，实现两种可再生能源的有机结合。

（二）未来采暖的经济预判

目前，我国经济水平的提高和城镇化规模的扩大使全国供热总量持续增长。全国集中供热总量从2006年的215805万 GJ 增至2013年的319704万GJ，年复合增长率5.78%。其中热水的供应量增长迅速，由2006年的148011万GJ增至2015年的302110万GJ，年复合增长率为7.4%。

我国供热能源仍以煤炭为主，只有少数较发达地区使用天然气供暖。由于能源成本占供热消费总数的一半以上，煤炭、天然气等能源价格的波动对明显影响企业的效益。

长江中下游流域冬季湿冷，供暖诉求强烈，有望成为新增供暖市场扩容。我国长江中下游区域每年12月至次年3月处于冬季。根据数据测定，我国安徽、江苏、上海等南方地区冬季室温几乎与室外温度接近，远低于北方供暖城市室内温度（16℃-18℃）。随着人们对生活舒适度要求越来越苛刻，目前南方已有部分小区推出供暖服务，市场潜力相当巨大。

由此可知，在新能源采暖技术尚未完全取代传统燃煤供暖的形式下，未来我国采暖费用将会呈现上升趋势，在国民经济中所占比例也将有所升高。只有大力发展新能源供暖、多能源耦合采暖，才能降低冬季采暖费用。

虽然我国采暖方式呈现多元化发展趋势，人们可选择供暖种类也逐渐增加，但只有科学选用经济、环保的供暖方式，发展设计多能源耦合供暖技术，才能实现可持续发展。

参考文献：

[1]康艳兵.不同采暖方式的技术经济评价分析[J].中国能源，2008（01）.

[2]李先瑞.多种能源采暖方式的现状与展望[J].节能与环保，2001（02）.

[3]李媛媛，葛毅，李刚.关中地区不同集中供热方式环境经济效益研究[J].环境科学与管理，2014（07）.

[4]王艳.多种采暖方式的比较及其选择[J].图书情报导刊，2003（12）.

[5]庄兆意，胡可，苏莘博，等.各种能源采暖方式运行费用的估算方法与比较[J]. 应用科技，2015（02）.

[6]贺孟春，刘东，李斯玮.集中采暖地区住宅建筑不同采暖方式的经济性比较[J].节能技术，2008（04）.

[7]王建民.浅谈建筑采暖的发展趋势[J].民营科技，2014（03）.

[8]王卫东.室内建筑采暖方式发展趋势分析[J].硅谷，2008（12）.

[9]夏洪涛.高原机场太阳能与水源热泵聯合供暖系统设计应用分析[J].暖通空调，2018（05）.

[10]郭仁宁，朱德滨，赵龙广.太阳能-水源热泵联合加热温室系统研究[J].黑龙江农业科学，2012（05）.

[11]李季成，李文哲.太阳能与生物质锅炉联合加热增温系统的试验研究[J].农机化研究，2014（10）.