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摘要：我国为了打响蓝天保卫战，实施财政补贴煤改气，举国上下的燃煤锅炉改造为天然气锅炉。燃煤采暖运行费用比空气能热泵低，因此受到人们青睐。但在可再生能源范畴内，空气能热泵运行费用是最高的，因此，有必要阐述可再生能源应用常识，并从中寻找优选的可再生能源可持续发展之路。
关键词：煤改电；可再生能源；可持续利用
1“煤改电”供热方式研究
1.1空气源热泵供暖特性分析
空气源热泵是以室外环境中的空气作为冷热源的热泵，来实现室内的制冷供热，其原理为通过电能驱动，将空气中低位热能转变为高位热能，从而满足建筑物中的空气温度调节的需求，空气源热泵有两类：空气一水热泵和空气一空气热泵，前者多用于商场、写字楼，后者多用于居民住宅。使用空气源热泵供暖的主要优势在于：（1）不存在烟尘和煤灰污染，可大幅减少对环境的热污染；（2）减轻城市的热岛效应，具有非常明显的环保效益；（3）系统安装灵活，便于分户剂量控制。但空气源热泵在我国寒冷地区供暖应用中也存在一些问题：（1）其制热量受环境温度影响较大，当环境温度一定时制热量随出水温度的升高而降低(温度为-12℃及以下时为1)，此时使用空气源热泵供暖无任何优势；（2）相对地源热泵和蓄热式电暖器，其噪声较大；（3）存在冬季结霜问题，当室外温度低于0℃，且空气较为潮湿时，换热器表面容易结霜(初春由于空气较为潮湿，为代表季节)；4)由于北方地区常年收到风、雨、沙尘的直接侵蚀，其换热盘管需进行定期维护和清洗。
1.2蓄热式电暖器供暖特性分析
蓄热式电暖器通过在夜间低谷电价时段对蓄热材料通电加热6-8个小时，将廉价的电能转换成热能，并将热能储存起来，在用电高峰时段，通过将储存的热量断电释放，这样它既能利用低谷电价政策，又可以保持24h持续放热，实现了“低谷蓄热，高峰放热”的优势。蓄热式电暖器初始投资费用较低，低谷存电，且当前阶段存在政府补贴，对于用户来说，其整体费用相对较低，可以实现全天24h持续供暖。其优势包括：室温均匀稳定，而且调节灵活，可以满足不同用户需求，还具备外形美观，体积小，安装方便等优点。使用蓄热式电暖器供暖的缺陷在于当政府不再对“煤改电”，进行电费补贴后，其运行费用会出现大幅升高。因此某市对已完成煤改电改造的地区作出如下要求：当地己进行蓄热式电暖器供暖改造的用户签订不许反悔的保证书，即当地居民不能因后期用电费用高而重新使用燃煤，由此可见蓄热式电暖器在“煤改电”的推广中存在一定局限性。
1.3地源热泵供暖特性分析
在使用地源热泵系统时，首先在冬季供热过程中工作原理为首先建设地埋管，以水或者其他流体作为介质，通过从地下收集热量，再通过地源热泵系统加工，把热量带到室内。地源热泵系统将大地作为冷热源，与此同时又不需要抽取地下水作为传热介质，对环境不存在危害，所以它是一种可持续发展的节能新技术。使用地源热泵进行供暖时其主要优势在于：（1）地源热泵通过利用地球表面浅层地热资源（一般为恒温带至200m深）作为冷热源进行能量转换，属于对可再生能源的利用；（2）相对于空气源热泵，其不存在冬季除霜的问题，同时由于地源温度全年相对稳定，所以使用地源热泵有高效节能和稳定运行的优点，其COP值在京津冀地区可达4以上。使用地源热泵进行供暖时也存在一定缺陷：（1）缺少规范化，应用适用性研究不够深入；（2）初始投资较高，地下钻孔埋管和打井都需要较大的工程建设费；（3）普通民众使用时难以对设备进行定期维护，使用时容易造成失误导致其使用寿命降低，严重时可能导致设备直接损坏；（4）受水质和岩层影响较大，农村地区进行施工建设较为困难，难以找到大的公用面积来不布置地埋管；由于天然气可以满足居民采暖、生活热水、炊事等。部分农村地区也存在天然气供暖的情况，即“煤改气”建设。
包括气源管线建设，村内管线建设，户内管线建设三部分，通过在户内设壁挂炉，使用水暖换热器供热，可由居民灵活控制。
2煤改电下可再生能源
为了缓解城市大气雾霾，中国政府出台各种解决办法，并实施煤改气策略应对日益严重的大气雾霾。然而，大面积实施煤改气，并关停燃煤污染严重的企业，将燃煤锅炉改造成为燃烧天然气的锅炉，导致一时间各行各业乃至家庭采暖全都争先恐后地使用天然气，出现天然气出现供大于求的局面。发展至今，又推行空气能热泵采暖供热，向空气要可再生能源，实现蓝天白云计划。由于有财政补贴，空气能热泵成为实施煤改电的主产品，空气能热泵技术的起源可追溯到1924年，当时国外就已经开始对其研究。但是由于当时人们对此技术认识的局限性，该技术蕴含的巨大潜在价值并没有被人们认识和利用。直到20世纪70年代，随着社会的发展，人们对资源和能源的消耗逐渐加剧，带来的环境污染和破坏越来越严重，迫切需要人们对环境进行保护，环境保护已经成为人类社会首要解决的问题，空气能热泵技术重新进入研究机构的视线，并且加大了研究的力度。而后空气能热泵技术系列产品迅速得到发展，在很多国家空气能热泵热水器，已经进入了普通人的家庭，成了家庭电器中必不可少的一部分。相比国外而言，国内的空气能热泵发展较为滞后，不管从技术上还是从产品上都起步较晚，目前还处在初始阶段。随着资源消耗和环保意识的增强，国内对空气能热泵技术越来越重视。空气能热泵产品近几年得到迅速的发展，占据了国内市场的一定份额，并且其增长速度迅速，市场的潜力也非常大。
3煤改电背景下可再生能源可持续利用
为了进一步拓展可再生能源利用空间，政府应该号召向江、河、湖、海水提取可再生能源，鼓励广大科技人员研发江河湖海水源热泵技术和产品。在冰层下面的流水无论环境气温有多低，其水温依然在0℃以上，一般在2-5℃之间，对水源热泵而言则是非常好的热源水。海水是取之不尽用之不竭的低温水源，在中国北方冬季无论气温多么低，但冰层下面的海水、河水依然平均在2℃以上，这个温度虽然比上述地源热泵所提取的土壤地温低，但远比空气能热泵-20℃高，其能效比正好界于空气能热泵与水、地源热泵之间。因此，应该大力发展江河湖海水源热泵。特别是我国东三省冬季气温都在-20-30℃，如果应用空气能热泵采暖供热，制热效率将大幅提高。东北三省的江、河与海水资源非常丰富，因此，中国北方应该大力开发利用江河湖海水可再生能源。因为每个省都有极丰富的河流和江域，特别是黑龙江省，河流纵横，流域面积在50km2以上的河流就有1918条，其中主要四大水系有：黑龙江、松花江、乌苏里江和绥芬河；主要湖泊有兴凯湖、镜泊湖、连环湖和五大连池四处较大的湖泊及星罗棋布的泡沼，多年地表水资源量为686亿m3。黑龙江省江河湖水域的686亿m3水量，且黑龙江省气温寒冷，应用江河湖水源热泵采暖效率远远高于空气能热泵。然而，冬季提取江河湖海水作为水源热泵的水源，也并非易事。世界海水源热泵领军国家瑞典只能做到提取水温≥7℃的海水，方可正常运行水源热泵。可是要提取≥7℃的海水需要延伸至几公里甚至十几公里远的深海取水，这将带来巨额的海水管道建设费用，并给海面船舶航行带来危险。如果在海边近距离取水，由于冬季水温低7℃，一般常规水源热泵无法正常可靠运行。因此，江河湖海源热泵应用受到了极大的阻碍。
4结束语
在大力推广应用空气能热泵的同时，应综合考虑江河湖海水源热泵的开发与利用，因为水源热泵只需要江河湖海水的循环量，提取水中低温热能，并不消耗水资源，促进可再生能源的开发利用，具有重大的意义。
参考文献
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