刘海林 LIU Hai-lin
（滨州市建筑设计研究院，滨州 256613）
（Binzhou Architectural Design and Research Institute，Binzhou 256613，China）
摘要：城镇化进程中，新型农村社区日趋增多，无论以冬季取暖作为居民正常生活必要条件之一的北方地区，还是设置集中供暖呼声日高的南方地区，供暖均成为该类工程建设的难题之一，农村社区分布集中性差，多数无集中热源，且经济发展水平不均，针对不同的情况，该选择怎样的供暖方式呢？文章就几种可选择的方式，各陈利弊，逐项进行了探讨。
Abstract： In the process of urbanization， the number of new rural community is growing. Heating has become one of the difficulties in the construction of the rural communities no matter in north China or south China. Heating is the necessary condition to keep residents’ normal life in winter in north China and people are also calling for central heating in south China. The rural community distribution concentration is poor， mostly having no concentrated heat source， and the economic development level is uneven. According to different situation， how to choose the way of heating? This article discusses the advantages and disadvantages of the alternative ways.
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关键词 ：城镇化；合村并居；新型农村社区；供暖方式；热源
Key words： urbanization；village and community combination；new rural community；heating way；heat source
中图分类号：TU832 文献标识码：A 文章编号：1006-4311（2015）18-0211-03
作者简介：刘海林（1981-），男，山东博兴人，工程师，国家注册公用设备工程师（暖通空调），主要从事供热通风与空气调节工程的设计、研究工作。
0 引言
在我国加快城镇化进程与社会主义新农村建设的背景下，一些地区为了改革落后的农村结构和管理体制，改善群众的生产生活环境，更好的集约土地发展经济，将几个临近的自然村整合起来，建立起新型农村社区，也就是通常所说的“合村并居”。尤其在北方寒冷地区，冬季取暖是保证居民正常生活的必要条件之一，因此合村并居工程要解决一个集中供暖的难题：农村社区不同于城市，社区分布较分散，大范围的采用集中热源，其热网建设费用太高，况且通常没有热电厂等作为其集中热源，所以对于这类工程，从室内采暖设备到为其供暖的热源，及二者的搭配，都要有一个合理的计划。
1 散热器供暖系统
散热器是我国北方地区冬季采暖的传统方式，在过去很长一段时间和现在一直占据着主导地位，是最常见的供暖系统末端散热设备，其优点是造价低，舒适性较好，使用寿命长，铸铁散热器和铜铝复合散热器使用寿命可达40~50年，钢制及钢铝复合散热器在水质合理的情况下也可使用15年以上。散热器供暖的缺点是占据一定的室内面积和空间，尤其对于住宅建筑，用户对于房间内部美观性要求较高，如落地窗、影视墙等，散热器往往会影响此类房间的感观效果，即使选用了适合该类场合的专用类型散热器，其效果也未必尽如人意。散热器的另一缺点是对热媒温度要求较高，《暖规》规定，散热器集中供暖系统宜按供回水温度75/50℃设计[1]。举例说明，假设热源提供的最高供水温度为地源热泵供暖所常用60℃，若为地暖系统，则可达到较好的采暖效果，若为散热器系统，在建筑物围护结构保温效果好的情况下，供暖效果也还可以，否则供暖效果不敢高估。当然此点可通过增加散热器的数量而得到补充，但其数量也不可能增加太多，一是造价问题，二是占用了更多的室内空间。
2 低温热水地面辐射供暖系统
低温热水地面辐射供暖系统在现在和将来很长一段时间内都将占据重要地位，并且大有取代散热器供暖系统的趋势。这种供暖形式有着诸多优点，如对热媒温度要求低，卫生条件好，没有凸出的散热器，不占据室内空间，而且暖气流从脚下上升，符合人体取暖的生理要求，舒适性高，资料显示，在室内设计温度低于散热器系统2℃的情况下，可达到相同的体感效果。造价一般可控制在50元/m2左右，已为用户所广泛接受。使用寿命与所用地暖管材有关，合格产品可达到与建筑物同寿命。关于对热媒温度要求的高低，是关系到运行节能与热源选择方便与否的一项关键数据，下面可通过数据来详细说明。
假定计算条件为工程中常用的数据：加热管采用公称外径20mm、导热系数0.38w/（m·k）的PE-X管，面层为陶瓷地砖，热阻0.02m2·k/w，填充层厚度50mm，聚苯乙烯泡沫塑料绝热层导热系数0.041w/（m·k）、厚度50mm，供回水温差10℃，室温20℃时，单位地面面积向上供热量（w/m2），表1。
对于达到目前相关节能标准的住宅建筑来讲，热负荷指标超过50w/m2的建筑物不多见，以地处寒冷地区的山东省为例，其地方标准《居住建筑节能设计标准》规定，除低层住宅外，普通住宅的供暖设计热负荷指标不宜超过32w/m2[2]。所以上表中平均水温35℃和加热管间距500mm所对应的供热量51.0w/m2已可满足多数住宅建筑的要求。实际工程中综合考虑地板有效散热量、工程热负荷要求以及地板表面温度的均匀性，通常将辐射地板布管间距定为300mm，所以35℃的平均水温，即供回水温度40/30℃，即可满足一般情况下的采暖要求，即使遇有极寒天气，也可通过适当提高供水温度来补充热量。
地暖系统的最大缺点是维修困难，一旦出现加热管漏水或无法清通的堵塞问题，唯有破坏地面，彻底维修。所以选择此种供暖方式，一定要严格控制队伍资质和进场材料质量，严格按照规范施工。
3 风机盘管系统
风机盘管与前两种采暖方式不同的是，它通过风机的运转，以强制对流的方式，向房间内输送比室内温度高的空气，借以维持室内温度，广泛用于公共建筑的中央空调系统，另外根据其中循环的是热媒或者冷媒，可实现冬季供暖和夏季供冷两种功能，即在夏季还可实现中央空调的功能，这在前述两种供暖方式中是难以做到的。
风机盘管系统造价高于前述两种系统，盘管内部管路较细，对水质要求高，运行时有吹风感，采暖舒适度稍逊于地暖和散热器。实际应用中以吊顶暗装者居多，故对建筑层高有一定要求，即使是对安装位置采取局部加高吊顶的处理方式，建筑层高也以不低于3.2m为宜。该种设备使用寿命较前两种系统要短，根据对现有建筑的统计，能够使用20年的设备就算不错了，淘汰后需要更换新设备，并且吊顶的拆除更换也是一种损失。所以这种系统无论从初投资，还是从运行管理来讲，费用都比较高，适宜于经济条件较好的社区。
4 低温辐射电热膜供暖系统
提到电采暖，通常给人的第一感觉就是费用高，现实中也确有这样的实例存在，所以即使安装了此种采暖设备的住宅楼，住户也不会全天开启，或者仅开启部分房间，这就造成户间温度不均衡，进而造成开启房间耗热量骤增，使得“费用高”更加得到印证。下面一组数据可以说明电采暖费用的真实情况：山东省《居住建筑节能设计标准》规定，济南地区住宅建筑耗热量指标不应大于下列数值：
按照现在济南市居民电费0.55元/kWh计算，如果采用电热直接采暖，即使不考虑供电政策支持电费优惠和采用其他提高效率的节能措施，全采暖期费用是：
38.02kWh/m2×0.55元/kWh = 20.91元/m2
也就是说在建筑物中各户电热膜供暖系统均运行的前提下，全采暖期采暖费不到21元m2，而目前济南市城市热网集中供暖的采暖费是23元/m2。另外，现在各种类型的家用空调已经比较普及，如果采用空气热泵型的“冷暖空调”，在冬季的许多时段内通过空气热泵供暖，采暖费用还可以降低。分户电热采暖相对于集中供暖，还有其它一些优势，例如：分户能耗计量精度和收费的简便性、建设程序和物业管理的简化、居住者供暖的灵活性、无漏水隐患、便于实施室温的调节控制以及可以采用辐射采暖等节能方式。另外造价其与水系统地暖相当，并且使用寿命也可长达几十年。如果由居民自己选择，笔者曾经设想：在节能住宅的前提下，从采暖费高低出发，采用户式冷暖空调加电热低温地板辐射，可能是既舒适、又“便宜”的住宅采暖方式。符合下列条件之一的情况，可采用低温辐射电热膜作为供暖方式：①电力充足、供电政策支持和电价政策优惠地区的建筑。②夏热冬冷地区，冬季供暖负荷较小的建筑。③无集中供热和燃气源，用煤、油等燃料受到环保或消防严格限制的建筑。④夜间可利用低谷电进行蓄热的建筑。⑤利用可再生能源发电地区的建筑。[3]
安全性方面，在电热膜配电线路设短路保护、过载保护和过热保护，配电回路采用可同时断开相线和中性线的低压断路器等安全措施，以保障使用安全。加热电缆辐射供暖系统的特点与此大致相同，不再赘述。
5 集中热源
散热器和地暖两种供暖系统，占据了北方建筑的绝大部分，其中地暖所占比例仍呈上升趋势。若作为市区建筑，通常有城市集中供热为其提供热源，但在农村新型社区，通常不具备这样的条件，这就需要建设单位自己来解决热源问题。
5.1 锅炉房 解决热源问题，最简单的方法是建锅炉房，但燃煤锅炉房目前已不现实，因为这是环保部门严格限制的，加之近几年雾霾天气日趋严重，政府对于大气污染物排放标准的控制很可能是日益严格。还有另外一种锅炉房可供选择，那就是燃气锅炉，该方式较燃煤锅炉要环保得多，因为燃气燃烧后排放的主要成分是二氧化碳和水，没有颗粒物排放，并且也有大规模使用的范例，如山东北部某县城，城区范围内目前尚未建设集中供热管网，因为没有这么大的城市热源，冬季供暖热源只能是各小区、各单位自行解决，有相当多的小区和单位选择了燃气锅炉，或者选择了户用燃气壁挂炉，取暖效果也还满足要求，但该地区有一个得天独厚的条件，那就是地处富天然气地区，燃气价格相对低廉。对于农村新型社区来讲，若临近气田区，有充足的天然气供应的话，也是一个不错的选择。
5.2 地源热泵 地源热泵是近年来提的较多的一种热源方式，通常有地埋管系统、地下水系统和地表水系统几种形式，较之锅炉房来讲是一种新事物。通常地源热泵消耗1kWh的电量，用户可以得到4kWh以上的热量或冷量。地源热泵利用的是地下土壤巨大的蓄热蓄冷能力，地下土壤只是热量的载体，而不能产生热量，这就牵涉到地下土壤的热量平衡问题，即一个循环周期内，注入土壤的热量和从土壤中提取的热量基本相当时，再借助于非供暖供冷季节土壤自身的恢复过程，才能保证土壤温度维持稳定，进而每年对土壤顺利取热或放热。要实现对土壤放热，则要从建筑物取热，即夏季要对建筑物制冷，就要安装空调设备，常用的方式为本文第3节所说的风机盘管系统，这就使得地源热泵和风机盘管系统成为一对绑定的搭配方式。虽说此系统可实现冬季制热夏季制冷两种功能，但因为风机盘管供暖舒适性稍差，又有一些经济条件较好的用户增加了一套地暖系统，既冬季用地暖采暖，夏季用风机盘管做中央空调，共用一套地源热泵作为集中冷热原，当然也进一步推高了工程造价。
现实中诸多商家仅向用户介绍地源热泵制热的好处，但只字不提地源热泵也需制冷以维持土壤恒温的重要性，因为这需要以提高造价和管理复杂程度作为支撑，并且这两项提高也往往为用户难以接受，所以很多设备安装后的最初几年制热效果令人满意，但呈逐年下降趋势，直至最后无法制热。目前该项技术国内状况是喜忧参半，2014年11月份，中国建设报曾刊登一篇文章，题为《地源热泵：1/3成功，1/3凑合，1/3失败?》，文中提到，是在缺乏强大的技术支持和实施手段的情况下，地源热泵市场较为混乱，表面是市场和企业不当逐利，深层则是监管缺失。所以农村社区在选用地源热泵时，切不可仅仅看重价格，一定要选择正规的供货厂商和施工企业，以免给后续运行埋下隐患。
6 结语
供暖是一件民生大事，尤其对于北方寒冷地区，更是显得尤为重要，对于农村新型社区来说，选择怎样的供暖方式才合适呢？从上面的叙述来看，答案显然不是唯一的，或者说没有标准答案，对于经济发展水平较高的地区，以地埋管换热器式地源热泵作为集中冷热源，末端风机盘管冬季供暖夏季供冷，是一个较合理的方式，当然这需要强大的技术支持和实施手段以及政府的有力监管，将不当逐利驱出市场；退而其次的是燃气锅炉房配散热器或地暖；再次之为电热膜采暖，此种方式自主性最高。现实中业主只有根据当地的现有条件，结合经济发展情况，参照上文中的所列各种设备的利弊，选择适合自己的方式。
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参考文献：
[1]徐伟，等.民用建筑供暖通风与空气调节设计规范[S].北京：中国建筑工业出版社，2012：12，18.
[2]山东省《居住建筑节能设计标准》[S].山东省住房和城乡建设厅发布，2012：11，19.
[3]刘美霞，等.低温辐射电热膜供暖系统工程应用技术指南[S].北京：中国建筑工业出版社，2012：1.