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       爐具網訊：“去年10月份安裝好的太陽能清潔取暖設備系統，在剛剛過去的采暖季發揮了大作用，300平米房屋每月供暖電費平均才600元。”家住北京市順義區吳大鵬日前高興地說，“我從網上看到北京理工大學學生研發的太陽能云控器為核心的太陽能采暖解決方案，覺得可行，就慕名安裝。”

       與吳大鵬一樣，曹妃甸機關事務管理局局長劉海景也是在網上看到相關信息后，為父母安裝太陽能取暖設備系統的。這款被網友們慕名安裝的太陽能采暖設備，是近日剛剛獲得第十三屆“挑戰杯”中國大學生創業計劃競賽全國決賽金獎的“基于物聯網的太陽能采暖管理平臺建設”。

       據了解，“基于物聯網的太陽能采暖管理平臺建設”項目是由北京理工大學從2020年開始立項研究，目前網頁上咨詢評論上百萬條，已累計落地 400 套太陽能清潔取暖設備系統。

       西北農村采暖問題嚴重

       談及研究太陽能采暖系統的初衷，2020數學與統計學院數學與應用數學專業趙雅琪說，“2019年11月團隊前往山西省方山縣胡堡村調研時，走進村民尹爺爺家中，寒冷的冬季屋內竟沒有比屋外暖和多少，尹爺爺告訴我們‘燃煤費用太貴舍不得燒，能挨過去就挨過去’。為詳細了解當地取暖情況，我們迅速在方山縣附近展開調研。”

       西北鄉村地區由于位置偏遠、管道等基礎設施落后，燃煤仍然是主要的采暖方式。據了解，當地農民一家每年的采暖需要2噸煤，費用近3000元，已占到可支配收入的30%以上。2020年前后不斷飆升的煤價使得整個西北地區的鄉鎮企業和村民家庭都陷入了采暖困境。

       “在方山縣附近的一家鱸魚養殖中心，煤價上漲導致其營收驟降，周邊產業規模急劇減小，造成大范圍的農民失業。這些嚴峻的采暖現狀深深觸動著我們，從那時起，為西北鄉村送去溫暖的種子便慢慢在內心萌芽。”趙雅琪說，“我們調研內蒙古、寧夏、甘肅、山西等多個西北農村地區后發現，西北地區缺乏可行采暖方案，采暖基本靠扛。”

       西北地區大多為太陽能資源豐富的一、二類地區，光能直接轉化為熱能可以提供充足熱量供暖，經過初步考慮與調研，趙雅琪和團隊采用了這種綠色清潔、持續穩定的可再生能源。

       新思維解決掣肘難題

       不過，傳統太陽能有一個缺陷，那就是“看天營業”，在無太陽光照射條件下系統性能就會大幅降低，需要電輔助加熱。與此同時，市面上家用太陽能采暖設備效率低、溫控差、成本高，每個痛點都嚴重制約著傳統設備在西北地區的大面積推廣。

       上述難題擺在團隊面前，趙雅琪介紹，最初想用最好的設備達到高效率，但效果差強人意，高昂的成本無法在鄉村普及。如何保持高效率的情況下大幅度降低成本便成為需要解決的首要問題，團隊成員不斷實驗，研究傳統系統的供熱方式，并與指導老師持續地交流，終于發現了突破口。“通過引入物聯網模塊，依托云端穩定準確的算力實現智能蓄熱，夜晚將熱水回流，并精準地在第二天日出時上水，多吸收獲得40%的熱量，同時，自動追光算法的引入，還可以將成本下降30%，經不斷的迭代與試點，可以實現穩定持續的供暖供熱。”

       2019級信息與電子學院王一飛介紹，在嘗試利用互聯網授時和多維傳感器信息解決白天精確上水的技術難題時，由于一直尋找不到合適的判定參數，導致實驗屢次失敗，炸管頻發，前前后后經歷了100多次實驗的失敗。

       “同學們利用所學知識，把物聯網、云計算、大數據應用到太陽能采暖系統設備的研發中，極大提高太陽能的利用效率，降低設備成本，非常適合在廣大農村地區的推廣和應用。”北京理工大學信息與電子學院指導老師李東偉表示，太陽能的應用有著廣闊前景，國家能源局也出臺了很多支持政策，在采暖領域鼓勵“太陽能+”的清潔取暖推廣和應用。

       應用領域不斷拓展

       “我們支持學生探索研究太陽能采暖系統，不以盈利為目的。目前，我們在農村做了很多試點，取得了很好的效果，用戶普遍反饋可以節能70%以上。”北京理工大學信息與電子學院黨委書記崔嵬坦言，“太陽能設備采暖系統存在初裝費偏高的問題，70平方米大約5000元左右，農民還是有顧慮。我們希望與政府、銀行開展更多合作，通過分期還貸等形式服務鄉村振興。下一步，我們重點要把產品原理和使用年限、投資回報率等問題講清楚，讓老百姓沒有后顧之憂。”

       據了解，北京理工大學太陽能清潔取暖項目在“溫暖鄉村”“富裕鄉村”中發揮了積極作用。在山西省，與方山縣胡堡村合作共建清潔能源采暖示范村，為150戶村民安裝太陽能采暖設備系統，室內溫度維持18攝氏度以上；在內蒙古自治區，為烏蘭察布四子王旗安裝了107 座凈水機房太陽能供暖防凍項目。

       中國建筑金屬結構協會清潔供熱分會副會長陳講運表示，太陽能取暖有廣闊的市場，我們測算，太陽能供熱市場規模可達萬億級。例如，北京理工大學研究的智能化太陽能采暖控制技術，除了可以為老百姓清潔取暖，還可以不斷擴展應用范圍。養雞場供熱、鱸魚養殖、花卉養殖、水泥等各種場景都能應用。目前，學生們正在研究太陽能恒溫水槽，給河北省養牛戶提供更好的應用解決方案。

       李東偉表示，作為一個大學生創業項目，雖然取得了一些成績，但是還存在很多先天性的問題，譬如，如何協調學習和創業的難題。北京理工大學孵化器給了同學們很多支持，未來如何把事業做大做強仍擺在他們面前。“我們希望通過太陽能清潔取暖項目，培養大學生的綜合能力，讓學生們對能源有一個更深入的了解。今年還有新的隊員加入，也許在不久的將來，項目團隊又能研發出新的突破性技術。”

原標題：農村冬季取暖難題有新解