一个地区应该采用什么样的供暖方式取决于三个因素:能源种类、气候特点和生活习惯。

南北供暖背后的秘密

来源:中国科学报 2013-2-25 江亿

  前段时间,“南方是否应该集中供暖”的问题成为社会的热点话题。这不仅关系到南方群众的生活质量和民生问题,更加关乎国家能源战略和环境治理。因此,这个问题的有效解决必须综合技术、社会民生和国家战略三个层面的要求。

  北方城市现在主要采用以下三大类供暖方法。以北京为例:三环以内除四合院外的建筑采用城市热网集中供暖。城区共有华能、国华、石景山、高井四大热电联产热源供热管线,利用燃煤和燃气发电的余热供暖。热电厂及三个调峰锅炉房为城市供热管网提供热源,将热水送到2000余个热力站,经过换热进入二次管网,热能通过水循环被送往家家户户,供热面积达到2亿平方米。这称为热电联产的供暖方式。

  第二种城市供热方式为区域锅炉房,北京市内主要有西客站天鸿供热厂、北辰供热厂、各大院以及区县热网。供热面积达到3亿~4亿平方米。

  第三种是分散采暖的供暖方式,如回龙观、望京等小区的壁挂燃气炉,四合院的电采暖等。

供暖方式利弊观

  集中供热的供暖方式无法避免“热量损失”和“冷热不匀”的弊端。巨大投资和复杂的运行管理;由于管网热损失而输送循环水泵的电力消耗;区域间冷热不均造成部分建筑的“过量供热”;巨型热网很难根据天气变化及时调整;居民家中很难做到温度的自行调节,造成15%~30%的热能浪费。这些都是城市热网集中供暖方式长期以来面临的问题。根据调查,北京市民用建筑冬季取暖所需热量为0.3GJ/m2,而热源供应热量为0.45GJ/m2。大量的热能在上述几种情况下被浪费。

  分散的供热方式主要有燃气壁挂炉,空调热泵热风和电热膜采暖。这种方式可以根据每户居民的需求自行调节温度,费用也是按照“多用多交,少用少交”的原则收取。根据调查,燃气壁挂炉的燃烧效率并不比集中供暖的燃气锅炉低,排放污染也较小。总体来说,其实际消耗的能源比集中供热的燃气锅炉低。以回龙观小区为例,冬季室内温度平均到达20℃时,一平方米建筑面积耗8立方米天然气。而由燃气锅炉房供热的小区一平方米建筑面积耗11平方米天然气。

  总体来说,分户空气源热泵和分户燃气壁挂炉在典型建筑的冬季取暖方面耗能较少,大型燃煤燃气锅炉的集中供热方式耗能较高,其中大型燃煤锅炉的耗能是分户燃气壁挂炉的两倍。而热电联产由于是把高品位能源先用来发电,低品位用来供热,所以综合的能源利用率最高。在运行费用方面,热电联产的集中供暖方式、大型燃煤锅炉、大型燃气锅炉、分户空气源热泵、分户燃气壁挂炉的费用分别为每平方米25元、20元、30元、20元和17元。可见,分户燃气壁挂炉是最经济的取暖方式,各类集中供热方式的供热成本不仅包括燃料费,而且还有运行管理与维修的人工成本以及系统维护费用,而各类分散的采暖方式则仅考虑燃料成本。这也是造成上述不同的运行费用的重要原因。

南方采暖现状及特点

  南方的大中城市大多数住宅装有分散采暖设施,其中主要为冬夏两用的空调热泵,个别住户采用燃气壁挂炉或电热采暖装置。冬季室温大多可达到13℃到18℃之间。在运行方式方面,大多数家庭采取“有人开,无人关”的运行方式,平均每台空调热泵每天开启不超过9个小时。实际用电量每平方米每个冬季6~8度电,折合2~2.7公斤标煤,每平方米5元。以上海地区为例,2009年冬天785户居民中有超过90%的居民使用空气源热泵供暖,使用燃气壁挂炉的用户为1%,较多居民采用电加热辐射器、电暖风机、电热毯作为辅助取暖设备。

  南方的这种采暖方式最大的特点就是“部分时间,部分空间”,大多数居民在每天晚上6、7点到12点间开空调热泵,不同的住宅空间开启空调的规律也不同,大部分空调开启的持续时间在1~6小时。

  不过,也有不少南方居民提出,空调热泵采暖的热能利用率低,制暖“不给力”。这与室内机安装方式有关——室内机出风口一般离地较高,若非长期制热,热空气易集中在天花板附近,下肢特别容易感到冷。此外,室外机结霜,化霜时不制热,室内气流组织不当,房间气密性不好,这些都是影响空调产热效率的因素。

  有关厂商已在积极研制下吹风方式的空调以改变室内气流组织,新的化霜方式和无霜表面室外机也在研制当中。

分散采暖:更经济更绿色的采暖方式

  一个地区应该采用什么样的供暖方式取决于三个因素:能源种类、气候特点和生活习惯。实际上,集中供暖是我国过去以燃煤为主的能源消费方式下不得已的选择。如果是以煤为燃料,无论是热效率,还是炉渣处理,都决定了不能每家每户烧火。但如今,越来越多地区依靠天然气作为热源。天然气的特点是清洁、输送方便,更适合分散的供热方式。在气候特点方面,南方地区冬天室内外温差较北方小,使用分散的空气源热泵效率高,用电量少。此外,南方冬季供热季节短,集中供热成本高。南方人大多习惯于每天长时间开窗,集中供热后很难改变开窗习惯,采暖的能耗强度不会低于北京。

  与集中供暖相比,新型的分散采暖方式在保证室内舒适度的前提下,能耗在每平方米4~5千克标煤以内,比集中供暖少消耗3000万吨标煤,居民采暖支出基本上不会超过1500元/户,对大气排放的污染物也显著减少。(作者系中国工程院院士、清华大学教授)

2013年02月25日 15:50:59  清华新闻网

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