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杨晗之

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南方该如何供暖

2013-02-25 14:35:50

2013年新年伊始,我国中东部地区及云贵川等地持续低温和雨雪天气,又一次使我国南方地区要不要实施集中供热成为舆论关注的焦点。让我们一起听听专家是怎么说的。

南方该如何供暖

文/黄素逸

20世纪50年代我国制定了有关采暖的相关政策,以“秦岭-淮河”为界区分南北方。北方为采暖区,必须供暖,即只要有人居住的建筑,必须有采暖设施;而对南方,则没有相关的要求和规范。随着南方极寒天气频频出现和百姓生活水平提高,人们对供暖的需求越来越迫切、要求越来越高。那么,南方究竟需不需要集中供暖,如果供暖该采用何种方式呢?

 

集中供热与分散采暖

在我国北方,冬季通常采用集中供热的方式进行供暖。集中供热是指以热水或蒸汽作为热媒,由一个或多个热源通过热网向城市、乡镇或其中某些区域热用户供应热能。目前,集中供热已成为现代化城镇的重要基础设施之一,是城镇公共事业的重要组成部分。

集中供热系统包括热源、热网和用户三个部分。热源主要是热电站和区域锅炉房(工业区域锅炉房一般采用蒸汽锅炉,民用区域锅炉房一般采用热水锅炉),以煤、重油或天然气为燃料。目前,有的国家已广泛利用垃圾做燃料,例如丹麦最大的垃圾焚烧热电联产电站,每年处理垃圾量超过70万吨。此外,工业余热和地热也可做热源。为了提高能源利用效率,有条件的地方大多采用热电联产的方式。

集中供热的主要优点是能够提高能源利用率,节约能源。供热机组的热电联产综合热效率可达85%,而大型汽轮机组的发电热效率一般不超过 40%;区域锅炉房的大型供热锅炉的热效率可达80%90%,而分散的小型锅炉的热效率只有50%60%。采取集中供热可以有条件安装高烟囱和烟气净化装置,便于消除烟尘,减轻大气污染,改善环境卫生。此外,这种方式可以腾出大批分散的小锅炉房及燃料、灰渣堆放的占地,用于绿化,改善市容。因此,实现集中供热不但是城市现代化的一个重要标志,也是重要的节能措施。

然而,集中供热也有不足之处,如:一次投资费用大,运行费用高;无论是否需要,暖气始终全天供热;因楼层不同而造成温度不均,若遇到供暖偏热,居民只有开窗降温,使宝贵的能源白白浪费。目前,我国大多数的集中供热系统还不能很好地满足现代居住者日益提高的对供暖舒适度的要求。此外,集中供热也不能适应在规定的采暖期前后气温骤降的特殊情况。

相对于集中供热而言,分散采暖的规模可以小到分户采暖,也可以是整栋楼宇或整个小区。其供热方式也多样化,如小到家庭用的烧天然气的壁挂采暖炉,利用空气、水或土壤作为热源的各种热泵,各种太阳能采暖装置,等等。随着经济的发展,在没有集中供热的我国南方地区,采用分散采暖方式的用户越来越多,包括民居、宾馆、饭店、医院、商场等。

分散采暖的优点是投资省、运行费用低、使用灵活,能利用可再生能源,如太阳能、地热能等。我国南方地区宜采用集中供热和分散采暖相结合,因地制宜解决人民冬季取暖需求,为提高人民生活水平、建成小康社会做出贡献。

 

实现绿色节能供暖

在能源日益紧张的今天,不管是采用集中供热还是分散采暖,节能都是首先要考虑的问题。采用新技术是提高集中供热和分散采暖效率的关键。对集中供热的热源部分,主要是采用高效低污染燃烧技术来提高锅炉的效率,如燃煤锅炉可采用煤粉稳燃技术、低氮氧化物燃烧技术、高浓度煤粉燃烧技术和流化床燃烧技术,天然气锅炉尽量采用新型燃烧器和火焰稳燃技术。对热网和用户端来说,都需要采用强化传热技术来增强换热设备的效率,同时减少输送蒸汽或热水的耗功。其中,新型折流杆热网加热器的传热系数比传统的折流板热网加热器提高25%,而流体流动阻力却降低25%,显著提高了热网的经济性。

对有条件分散采暖的区域应尽可能采用热泵技术和充分利用太阳能。热泵是一种热量由低温物体转移到高温物体的能量利用装置,就像水泵使水从低处流向高处一样,它可以从环境中抽取热量用于供热。根据热力学第二定律,热量从低温传至高温是不自发的,必须消耗机械能。不过,热泵的供热量却远大于它所消耗的机械能。如果驱动热泵消耗的机械能为1千焦,则供热量为34千焦;而用电加热,仅能产生1千焦的热量。热泵的供热来自两部分:一部分是从低温热源传到高温热源的热量,另一部分热量则由机械能转换而来。热泵工作原理与制冷装置相同,但热泵的目的不是制冷而是“制热”,即热泵以消耗一部分高品质的机械能为代价来“制热”。

地下水、土壤、室外大气、江河湖泊都可作为热泵的低温热源,其供热可用于房间采暖、热水供应、游泳池水加热等。热泵本身并不是自然能源,但从输出可用能的角度来看,它又起到了能源的作用,所以有人称它为“特殊能源”。热泵有许多优点,首先它可节约电能,与直接用电取暖相比,采用热泵可节电80%以上。采用热泵还可节约燃料,若生产和生活中需要100℃以下的热量,采用热泵比直接采用锅炉供热可节约燃料50%

热泵可分为两大类型,即压缩式热泵和吸收式热泵。根据带动压缩机的原动力不同,又可分为电动热泵、燃汽轮机热泵和柴油机热泵,其中电动热泵应用最广。对于大型热泵,为了节约高品位的电能,常改用燃汽轮机或柴油机驱动,在这一类装置中,燃汽轮机和柴油机排出的废热(包括废水和废气)还可以进一步利用。吸收式热泵不用压缩机,而直接利用燃料燃烧或工业过程的废热,其原理与吸收式制冷机类似。

太阳是一个巨大、久远、无尽的能源。利用太阳能采暖是太阳能利用的重要方面。如果将太阳能集热器获得的高温热水和地源热泵获得的中温热水混合起来给住宅供热,就可以同时利用太阳能和地热能。而且,白天太阳辐射强时可以不开或少开热泵,甚至还可以将白天多余的太阳能储存起来供夜晚使用。这种复合采暖系统将大大提高采暖系统的效率,降低采暖成本。充分利用分布式能源的特点和优势,将常规能源和可再生能源结合起来,并根据我国南方地区夏季炎热的特点,实现热、电、冷三联供,将是改善我国南方地区居民居住质量和提高现代化生活水平的有效途径。

(本文作者黄素逸为华中科技大学能源与动力学院教授、博士生导师。)

  

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