20世紀，中國北方采暖以燃煤為主。因此，當北方地區進入采暖季時，環境污染問題也随之而來。因此，國家開始逐步淘汰燃煤采暖模式，“煤改氣”“煤改電”逐漸成為北方采暖的主基調。2016年，在北方“煤改氣”和“煤改電”全面推進，采暖産品更新換代正如火如荼進行時，南方采暖需求也越來越大。以全國層面來看，采暖産品進入一個高速發展期。但是，采暖耗能較大，對産品的節能性要求較高。因此在利用單一能源采暖遇到瓶頸後，混合能源采暖的概念逐漸開始進入業内視野。
主要能源混合形式
采暖，是指在寒冷的季節，為使室内保持所需的溫度而采取的熱量供給措施。采暖有水暖、風暖、電暖等多種形式，目前主要以水暖為主。水暖，是以熱水作為采暖的媒介，通過地暖、散熱片或風機盤管等形式将熱水中的熱量傳導到空氣中，提升環境溫度的采暖形式。水暖産品主要包括燃氣采暖爐、空氣源熱泵采暖機組、太陽能采暖。燃氣采暖爐的産品特點為，加熱功率高、輸出熱量穩定、節能性和環保性良好。空氣源熱泵采暖機組的加熱功率一般，輸出熱量随環境溫度降低而下降，但節能性和環保性較優。太陽能采暖的加熱功率偏低，輸出熱量受天氣和季節影響較大，但節能性和環保性最優。
采暖耗能較大，對産品的節能性要求較高。同時，采暖是民生的基本要求，用戶對采暖的穩定性和舒适性要求也較高。如何同時滿足節能和舒适兩大需求，可以說是采暖行業的永恒的課題。在利用單一能源采暖遇到瓶頸後，混合能源采暖的概念進入業内視野。
根據能源的特性，混合能源采暖系統主要有4種組合形式：太陽能+燃氣采暖、空氣能+燃氣采暖、太陽能+空氣能采暖以及太陽能+空氣能+燃氣采暖。其中，采暖需求一般在冬季，而太陽能和空氣能在冬季的效果都比較差，因此，太陽能+空氣能采暖的形式并不推薦。另外，太陽能+空氣能+燃氣采暖形式由于涉及能源較多，系統比較複雜，一般隻在少數大型項目中采用。所以，本文将主要對太陽能+燃氣采暖、空氣能+燃氣采暖兩種混合能源采暖模式進行分析。
太陽能+燃氣采暖：安裝有局限性
太陽能+燃氣采暖在理論上是一種非常理想的混合能源采暖形式。如果能盡量多地利用太陽能進行采暖，将大大減少燃氣的消耗。同時，通過燃氣的輔助，整個系統在陰雨天也能确保供暖的舒适性。但是，太陽能集熱器的安裝是這種混合能源采暖系統的最大局限。
以上海某大型别墅為例，其采暖面積為200m2，利用太陽能+燃氣采暖爐進行采暖方案設計。第一步，總熱量計算。上海的采暖設計通常為不小于100W/m2。按最低配置計算可得，此案例的能量需求為20kW即1728000kJ/天。
第二步，計算系統中太陽能集熱器的配置需求。首先，假設上海的采暖季為11月至下一年3月，查詢國家建築标準設計圖集06SS128《太陽能集中熱水系統選用與安裝》，可知這5個月的太陽能輻射能量具體數據。然後，取太陽能吸收率（一般為40%~50%），選取較高的吸收率50%進行計算，可得出這5個月每平方米太陽能集熱器的能量吸收情況為5600kJ/m2~6300kJ/m2。最終，确定系統的太陽能保證率，也就是整個系統中太陽能使用的占比。根據不同地方，國家标準給出了不同的推薦範圍，為0.3~0.8不等。選取最低0.3的太陽能保證率進行計算，得出需要的太陽能闆數量為86m2。以較高的太陽能吸收率以及較低的太陽能保證率的條件下，得出在上海200m2采暖面積需要安裝太陽能闆的數量為86m2。如此大面積的太陽能闆安裝，對于一般的别墅項目來說無法實現。
可見，太陽能+燃氣采暖模式的最大限制就在于太陽能闆的安裝。大部分項目都會因為沒有足夠的太陽能集熱器安裝空間，而無法考慮太陽能+燃氣采暖的組合模式。事實上，目前市場上最多的太陽能+燃氣混合能源采暖系統中，太陽能一般隻滿足生活熱水的供應需求，而采暖則全部由燃氣供應。這也是比較合理的能源配置方式。
在這種混合能源采暖系統中，如果将太陽能利用到采暖中，一方面需要安裝大量的太陽能闆，占地面積大，一次性投入也大；另一方面，到了非采暖季，太陽能所吸收的熱量過大，無法全部利用，存在大量的能源浪費。
空氣能+燃氣采暖：2種模式
空氣能采暖産品的能效，受環境溫度影響較大。在環境溫度超過20℃時，空氣能産品能效可以超過400%，非常高效節能；在冬季最冷的時候，産品能效将降到150%以下。同時，單位功率的空氣能産品體積較大，占地面積大。如5P的商用空氣能，單台占地面積為1m2左右，冬季最冷時所輸出的功率大概為5kW。如果采暖面積為200m2，則需要20kW的能源供應。如果完全采用5P的空氣能産品解決采暖問題，就同時需要4台。
可見，這并不是合理的采暖解決方案，一是産品占地面積較大；二是到了其他季節，産品能效上升，用水量下降，空氣能的配置明顯過高。采用1台5P的空氣能+1台20kW的燃氣壁挂爐，就可以完美地解決單獨使用空氣能所存在的問題。基于以上的分析可知，空氣能+燃氣采暖的模式，将是一種節能性與舒适性并存、又行之有效的混合能源組合形式。
空氣能+燃氣采暖組合模式分為兩大類：商用組合模式和家用組合模式。商用組合模式一般應用于較大的采暖項目中。在較大的空氣能采暖項目中，一般都會設置1個緩沖水箱。緩沖水箱的主要作用，是為了避免機組頻繁啟動，延長機器使用壽命，并有利于系統中空氣的排出，可使系統運行更高效、安全。在空氣能+燃氣的采暖項目中，可以将燃氣的加熱設備與緩沖水箱進行連接。在緩沖水箱中設計溫度探頭，在适當的時候用燃氣對緩沖水箱進行補熱，使整個系統在寒冷的冬季也能實現穩定供熱。
家用組合模式一般用于家用場合，系統規模相對較小。在家用組合模式中，一般會用恒溫水箱提供生活用水。為了減少占地面積以及降低系統成本，項目一般不會設置較大容積的緩沖水箱。如何在未設置大容積緩沖水箱的前提下實現空氣能+燃氣的采暖組合，日本林内推出的Hybrid空氣能+燃氣采暖系統提供了一個不錯的解決思路。此系統的關鍵在于空氣能内置的熱交換器從普通的雙層換熱變為三層換熱：一層是空氣能内部的循環介質，二層是生活用水，三層是采暖用水。其中，二層的生活用水加熱自帶循環水泵，與生活用水的儲熱水箱連接；三層與燃氣采暖爐的采暖回路進行連接，采暖回水通過空氣能預熱後再進入燃氣采暖爐進行加熱。這樣的系統連接方式，空氣能可以同時為生活用水和采暖進行加熱，并在實現空氣能利用率最大化的同時，保證系統熱水和采暖供應的穩定。
以上兩種空氣能+燃氣的混合能源采暖系統的組合模式，都可以很好地将兩種能源進行優勢互補，為采暖提供節能且穩定的解決方案。但空氣能+燃氣混合能源系統在國内的實際應用非常少。造成這種現象的原因主要有2個。首先，空氣能廠家和燃氣廠家無法達成共識。在産品推廣上，兩種産品的廠家以互相排斥為主，很難形成聯盟。雖然有部分燃氣廠家開始進入空氣能市場，但在空氣能領域都還比較弱勢。隻有強強聯合才能形成突破。第二，目前，節能理念雖然宣傳較多，但尚未完全深入人心。混合能源的高成本，成為行業發展最大的攔路虎。隻有當能源價格上升到一定程度或政府節能強制措施及節能産品補貼措施進一步加大，才有可能助推相關産品的快速發展。
與混合能源熱水系統不同
混合能源采暖系統與混合能源熱水系統有4點不同。首先，熱水是全年使用，而采暖隻在較冷的采暖季使用。在考慮采暖的同時，需要考慮非采暖季的能源浪費問題。
第二，采暖的耗能遠遠大于熱水。因為采暖需要長時間持續運行，而熱水使用時間是間歇性的。因此，采暖系統對節能的要求更高。
第三，采暖對産品的功率要求更大，對能源的穩定性要求更高。因此，太陽能采暖隻适合特殊項目，并不适合普遍推廣。在系統中，太陽能隻參與熱水供應，而不參與采暖會成為一種比較常規的混合能源組合形式。
第四，混合能源采暖将很難百花齊放，在現有能源結構下，空氣能+燃氣采暖系統将是最合理的混合能源采暖組合形式。雖然這種混合能源系統在國内還不多，但在國外已相當成熟。
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