这么改,冬季暖心又低碳

冬季以散烧煤为主的采暖方式是影响北方区域大气质量的重要原因之一。为了贯彻实施《大气污染防治行动计划》,全国多地积极推进清洁取暖工程,采用“煤改气”“煤改电”“改用清洁煤和高效炉具”等方式替代高污染的取暖散煤。
定义
煤改气,是将烧煤炭改为烧天然气,是为了减少燃煤产生的大气污染。 各地“煤改气”主要受政府部门强制性因素,在国家整体“压煤上气”的能源政策指导下,“煤改气”成为大势所趋。但是,等热值下的天然气成本是燃煤的3倍。即使天然气价下调,部分终端企业对于“煤改气”仍保持观望态度。
煤改电,是将以煤炭为燃料的传统锅炉更换成以电这种清洁能源为主的锅炉。 2013年之前,北京对城区进行煤改电使用的设备是蓄热式电暖气。用电暖气对电网具有较高要求,电网升级费用过大。因此,多地推行 空气源热泵 ,不仅提高舒适度,取暖费用相比直接用电采暖省了一半以上。
问题
农村清洁取暖改造工程开展以来,中国北方冬季的空气质量大幅改善。但是,清洁取暖改造工程仍然面临 高成本和高碳排放两大问题。
农村居民清洁取暖改造时需要购买清洁炉具,如天然气炉、电取暖器、空气源热泵等。这些设备不仅购置成本过高,运行所使用的天然气和电力也增加了消费成本。看重经济因素的农村居民存在“返煤”取暖的可能性。
在双碳背景下,清洁取暖不仅需要减污,还需要降碳。 “煤改气”产生的气源问题威胁国家能源安全;“煤改电取暖器”取暖效率低,结合我国目前的电力结构,此改造方法在生命周期的角度反而增加碳排放; “煤改空气源热泵” 效率高、碳排放低,但其设备价格高,又会导致上述的高成本问题。
合理解决方案
农村清洁取暖高成本、高碳排放的一个重要原因就是农村居民建筑能源效率太低。 传统的农村建筑保温效果差,要达到舒适的室内温度往往消耗很多能源,造成能源浪费和热量损失,建筑节能性好,可以减少取暖的能源消费和运行成本,还可以降低碳排放。此外,还可以有利于夏天的制冷成本以及全年的基础物资投入。
对于农村已有的建筑物,选择深度节能改造 ,如全建筑保温,可以显著减少运行成本和碳排放,但是回收期超过10年。对于农村居民而言,既是一笔大花销,也没有必要。因此,选择对既有建筑进行节能窗户、漏气漏风等简单的节能改造,性价比较高。
建筑节能改造和取暖设备改造,谁先谁后?顺序很关键。
若先做取暖设备改造 ,再做建筑节能改造,此时购置取暖设备的投入已经成为沉没成本,经济效益只是降低节能改造后的运行成本。如果事前购置低能效的电取暖器,相比空气源热泵+建筑节能改造,电取暖器+建筑节能改造可以节省更多的能源消费,回收期更短。

中国“2+26”城市取暖设备改造+建筑节能改造成本回收期
(“2+26”城市是指京津冀大气污染传输通道城市)
若先做建筑节能改造 ,就可以根据节能建筑的实际需求购买更小机组的取暖设备,不仅大幅减少设备购置成本,还可以降低运行成本,缩短建筑节能改造的回收期。

中国“2+26”城市建筑节能改造+取暖设备改造成本回收期
清洁取暖的挑战
目前农村清洁取暖政策以“煤改气”“煤改电”和成立“禁煤区”为主要抓手。 未来,政策若积极推进高效能取暖设备部署以及进行集体已有建筑节能改造,可以降低居民的取暖成本,也可以减少碳排放,助力双碳目标的实现。
即便如此,改造仍然属于初始成本高、运行成本低的技术。采用两种技术会给农村居民造成一定的经济负担,较大的经济压力可能会导致部分居民重新使用散烧煤。 因此,推动农村居民采纳节能技术需要金融、管理、行为等多方面的合力。
资料来源:
1.崔亮, 张钧瑞, 李思园. "双碳"背景下农村居民清洁取暖减排效益研究[J]. 生态环境学报, 2022, 31(10):9.
2.Liu, S., Liu, H., & Mauzerall, D. L. (2022). Improving Building Envelope Efficiency Lowers Costs and Emissions from Rural Residential Heating in China. Environmental Science & Technology.