煤在北方地區供暖現階段依然占據主力位置,但其用作供暖能耗較大。而且煤炭品質參差不齊,燃燒不充分,會產生大量的S和N氧化物污染環境舊。農村無天然氣管網,熱泵空調因國內廠家技術不過關,始終無法達到高效、節能指標,造成無法使用其在北方大規模采暖。太陽能作為一種清潔能源雖然具有普遍性、長久性,但它受季節、地理、天氣等自然條件的限制影響,到達地面的輻射量是間斷的,不穩定的,目前在太陽能儲存上面臨很多技術難題,為了進行連續供暖,必將增加集熱器面積,水箱容積,提高初投資費用,單獨使用太陽能在農村中供暖并不理想。
生物質能是來源于太陽能的一種可再生能源,具有含碳量低的特點,我國每年生物質資源量折合7億噸標準煤。發展包含生物質能在內的可再生能源不僅能夠優化能源結構,而且有助于減輕溫室效應和生態良性循環,可替代部分石油、煤炭等化石燃料,成為解決能源與環境問題的重要途徑之一。
生物質固體成型燃料技術是在一定溫度和壓力作用下,把木質素充當粘合劑將松散的秸稈、樹枝和木屑等農林生物質壓縮成棒狀,塊狀或顆粒狀等成型燃料。木質、棉桿和玉米秸稈為原材料的3種燃料NO排放量均在0.05%以下,CO也不高于1%。
由于我國北方農村地區有豐富的生物質能源和太陽能資源,燃料運輸成本低,高效環保的生物質鍋爐輔助太陽能供熱系統的開發和利用,對形成具有清潔、高效、舒適、可持續的村鎮供暖模式,有著重要的意義,與煤相比,生物質固體燃料排放的溫室氣體不到煤的l/9,能源環境效益巨大。
生物質-太陽能聯合供暖系統是將生物質燃料作為輔助熱源,在陽光充足時發揮太陽能的作用,太陽能提供熱量,生物質鍋爐不運行;而在氣候不好的時候生物質爐彌補太陽能供熱的不足,兩者切換使用降低了運行成本,提高了生物質爐的使用壽命,無需為了增加集熱器面積而增加初投資,降低成本。
目前,對此系統的研究主要集中于對系統的設計上,鮮少有研究人員對此系統做具體實驗分析。因此,本文以山西省呂梁市歸化村一農宅為研究對象,通過對該系統進行完備的數據采集與數值計算,分析對比其可行性與經濟性。本次測試對象是實際住戶而非實驗室人工模擬環境,所以測試結果更能真正反映出該系統在不同工況下的供暖特性;并且能在一定程度上對該系統在北方農村地區的應用提供參考。