村镇住宅太阳能_沼气联合采暖系统的经济性分析解析

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1、天津城市建设学院学报第16卷第2期2010年6月JournalofTianjinInstituteofUrbanConstructionVol.16No.2Jun.2010能源与机械$村镇住宅太阳能/沼气联合采暖系统的经济性分析1123李文博，吕建，解群，于彬(1.天津城市建设学院能源与机械工程系，天津300384；2.海南元正建筑设计咨询有限公司天津分公司，天津300374；3.天津市筑土建筑设计有限公司设备室，天津300201)摘要：通过对农村采暖现状的实地调研，设计了太阳能/沼气联合采暖系统，并对其在寒冷地区农村住宅中应用的经济性及影响因素进行了相关分析，指出太阳

2、能/沼气联合采暖在农村地区的应用有其自身的优势及发展前景．关键词：太阳能；沼气；联合采暖；经济性中图分类号：TU832.17文献标识码：A文章编号：1006-6853(2010)02-0118-04随着国家经济的快速发展，能源短缺问题日益严现在大气透明度上．从我国太阳能分布地区来看，北重．我国北方大部分地区冬季寒冷，一年中近1/3时方大于南方，农村大于城市；从空气洁净程度来看，城间属采暖季．由于传统的采暖手段既严重影响了空气市比农村受到的环境污染大．虽然大气中所含的气[1]质量，又加剧了我国能源的紧张程度．因此，为了解溶胶、烟尘粒子较多，增加了太阳散射辐射量，但散射[2

3、]决农村的能源问题，保护生态环境，必须调整农村的辐射量的增加往往不能弥补直接辐射量的损失．能源结构形式．为此，国家提出了建设社会主义新农在华北地区村镇住宅建筑中，是以传统民居四合村的方针，所以研究使用清洁的可再生能源——太阳院的形式为主要方式．建筑密度小，层数以一层为主，能与沼气相结合的采暖系统有着重要的现实意义．住宅类型多为独户式有院，空间余地很大，这充分满足了建筑间的日照间距，为太阳能的利用提供了有利1寒冷地区村镇住宅采暖现状的保障．2.2联合采暖技术的可行性随着农民生活水平的不断提高，冬季北方农村太阳能集热和沼气发酵是两项成熟的技术．受自住户所使用的采暖方式中，火

4、炉和火炕总数虽仍占一然条件限制，在连续阴雨天以及夜晚热量不足时，辅定比例，但已不再占绝对主导地位，户式集中空调、分助采暖是太阳能采暖系统不可忽视的问题之一．同体式空调、燃气采暖炉、电暖气等方式的出现是农村样，沼气的发酵也受室外温度条件限制，无法连续稳采暖方式向多样化方向的发展，这也体现了农民在思定进行．[3]想上已经开始转变，不再一味地采用传统的采暖方Roediger(1976)、斐佛(JohnT.pfefter)等许多学式，而是开始接受新的科学技术与产品．者系统地研究了温度对不同原料沼气发酵产生的影响，指出若温度介于30～60,℃之间，沼气发酵的每日2太阳能/沼气联合

5、采暖技术产气效率和每日负荷量并非与温度的增高呈正相关，而是在这个范围之内出现了两个产气高峰：一个在2.1太阳能采暖的优越性37,℃左右，另一个在52,℃左右；前者叫中温发酵，后我国有丰富的太阳能资源，有2/3以上地区的年者叫高温发酵．由于不同研究者采用的发酵原料不2太阳能辐照量超过5,000,MJ/m，年日照时数在同，结果不尽相同．概括地讲，一个高峰介于30～40,2,200,h以上．℃之间；另一个高峰介于50～60,℃之间．在这两个与城市相比，农村利用太阳能的环境优势主要体最适宜的发酵温度区间，是有两个不同的微生物类群收稿日期：2010-01-11；修订日期：2010

6、-03-09基金项目：国家科技支撑计划项目(2008BAJ08B10-04)作者简介：李文博（1986—），女，天津人，天津城市建设学院硕士生．天津城市建设学院学报李文博等：村镇住宅太阳能/沼气联合采暖系统的经济性分析119参与作用．中温发酵和高温发酵相比较，后者比前者nZnV+∑n在一定容积的发酵容器中可能处理的有机物量和气1(1+i)M=[3]n体产量高2～2.5倍．目前平板式、真空管式太阳能∑Et集热系统的集热温度能达到60,℃，显然太阳能集热1装置与沼气发酵工作温度是相匹配的．因此，太阳能式中集热器的集热温度从理论上充分满足沼气发酵所需M——综合能源价格现值

7、，RMB/MJ；的温度条件，而沼气的发酵与储存也保证了太阳能采V——初投资，RMB；暖的稳定性．n——系统有效使用年限；2.3太阳能/沼气联合采暖系统Z——第t年使用费用，RMB；笔者所设计的太阳能/沼气联合采暖系统模型如i——银行存款年利率；图1所示(该系统将被应用于社会主义新农村示范Et——第t年提供能量总计，MJ．工程中)．3.2沼气价值计算[5]产出的价值以与它等量有用能的农家燃料的费用代替，按下式计算沼气的热值沼气灶热效率×沼气的价值=×被替代被替代燃料热值被替代燃料灶热效率×燃料的价格为使该评价具有普遍性，沼气的热值为22,9