夏熱冬冷地區(qū)供暖探討

安曉堂?馬哲

摘 要：文中分析了夏熱冬冷地區(qū)的地理分布、氣候特點(diǎn)，對(duì)常見單元式空調(diào)器、家用中央空調(diào)、暖氣片、地面輻射供暖四種技術(shù)進(jìn)行了比較分析。經(jīng)綜合比較分析，發(fā)現(xiàn)低溫?zé)崴孛孑椛涔┡到y(tǒng)熱量分布符合人體生理需求，供熱直接有效，不受環(huán)境溫度影響，熱源選擇廣泛，建議在夏熱冬冷地區(qū)大力推廣。

關(guān)鍵詞：夏熱冬冷;地區(qū)供暖;熱舒適

夏熱冬冷地區(qū)能源以天然氣和電力為主，如果大面積采用集中供暖，煤炭仍然會(huì)是主要燃料，煤炭的直接燃燒造成我國大氣典型的煤煙型污染，經(jīng)計(jì)算，夏熱冬冷地區(qū)若推廣集中供暖，將增加2600萬t/月的標(biāo)準(zhǔn)煤消耗，二氧化碳排放量將增加約7300萬t，環(huán)境污染加重。燃煤帶來的環(huán)境問題日趨嚴(yán)重，由此導(dǎo)致的污染問題將難以避免，南方不應(yīng)該重走北方的老路。

1.夏熱冬冷地區(qū)供暖設(shè)施分析

影響人體熱舒適的主要因素有空氣溫度（豎直溫度）、空氣濕度、氣流速度（吹風(fēng)感）、環(huán)境平均輻射溫度、人體新陳代謝率和衣服熱阻，以及其他一些因素如年齡、性別、季節(jié)、人種、生理周期及生理節(jié)律（生理因素）和心理因素等?？諝鉁囟仍?5℃左右時(shí)，腦力勞動(dòng)的工作效率最高;低于18℃或高于28℃，工作效率急劇下降。生理衛(wèi)生學(xué)將12℃作為建筑熱環(huán)境的下限。此外，不同人種對(duì)足部溫度的熱感覺也有所不同，我國傳統(tǒng)中醫(yī)認(rèn)為保證足部溫暖對(duì)人體健康十分有益。氣候?qū)W認(rèn)為，平均氣溫連續(xù)5 d低于10℃即算作冬季。夏熱冬冷地區(qū)冬季平均氣溫一般低于8℃，相對(duì)濕度在70%左右。

2.夏熱冬冷地區(qū)供暖技術(shù)路線

目前夏熱冬冷地區(qū)絕大部分采用的是分散供暖，包括各種類型的熱泵、直接電加熱等，以及炭火盆、電熱毯、電手爐等各種形式的局部加熱方式，該地區(qū)的公共建筑中還有少量利用燃煤、燃油和燃?xì)忮仩t進(jìn)行供暖。本次調(diào)研發(fā)現(xiàn)夏熱冬冷地區(qū)住宅供暖以家用分體空調(diào)和電輻射供暖為主，供暖的特點(diǎn)是間歇性、局部性，同時(shí)居民有開窗習(xí)慣。在有人活動(dòng)的時(shí)間和空間內(nèi)提供較為完善的局部供暖設(shè)施，熱泵能耗低、經(jīng)濟(jì)、環(huán)保、應(yīng)用靈活的特點(diǎn)對(duì)于提高室內(nèi)溫度的同時(shí)避免吹風(fēng)感大、噪聲嚴(yán)重等問題是個(gè)理想的選擇，同時(shí)能滿足夏季制冷、冬季制熱的需求。綜合考慮冬季和夏季的室外溫度，該地區(qū)也是空氣源熱泵最適合的工作區(qū)域。從這個(gè)角度來說普遍采用集中供暖是沒有必要的。研究夏熱冬冷地區(qū)的資源特點(diǎn)、發(fā)揮其不同地區(qū)優(yōu)勢(shì)資源的作用，充分將當(dāng)?shù)刭Y源如太陽能、地?zé)?、生活廢熱、余熱等與熱泵技術(shù)相結(jié)合，是夏熱冬冷地區(qū)供暖可以考慮的主要技術(shù)路線。利用污水源熱泵、江水源熱泵和海水源熱泵技術(shù)來進(jìn)行小區(qū)的區(qū)域集中供暖，有較好的經(jīng)濟(jì)效益，是一個(gè)較好的選擇。此外，如果利用熱泵技術(shù)進(jìn)行集中供暖，在供暖系統(tǒng)中將散熱器系統(tǒng)改為地板輻射供暖系統(tǒng)，可用中低溫?zé)岜么娓邷責(zé)岜?，大大降低了熱泵機(jī)組的購置費(fèi)用，并有效率上的提升，經(jīng)濟(jì)性更強(qiáng)。

3.夏熱冬冷地區(qū)住宅供暖的能源效率

夏熱冬冷地區(qū)冬季供暖，必然要考慮能源從哪里來，要增加多少能耗等問題。以上海為例，522萬個(gè)家庭，如果每戶保持一間房間連續(xù)供暖，用房間空調(diào)器（每天大約用電20 kW·h），3個(gè)月時(shí)間平均每戶需要消耗約600 kg標(biāo)準(zhǔn)煤，全市總計(jì)約消耗300萬t標(biāo)準(zhǔn)煤。如果改為像北方那樣的集中供暖（效率60%），保證所有住宅房間的舒適環(huán)境，以每m2負(fù)荷為40 w計(jì)，則平均每戶要消耗近1.6 t標(biāo)準(zhǔn)煤。

以供熱為主的城市熱電廠常用抽凝式汽輪機(jī)發(fā)電，即將部分沒做完功的蒸汽從汽輪機(jī)抽出送到熱用戶，其余部分在汽輪機(jī)繼續(xù)做功后排入凝汽器凝結(jié)成水，然后回到鍋爐。為了滿足供熱負(fù)荷對(duì)壓力、流量的需求，抽凝式機(jī)組的抽汽是可以調(diào)節(jié)的。實(shí)際上是犧牲了發(fā)電效率。一些抽凝式熱電廠利用抽汽供暖，甚至使機(jī)組處于遠(yuǎn)離其設(shè)計(jì)工況的狀態(tài)下運(yùn)行，進(jìn)一步降低了其能源效率。因?yàn)槌鞘泄峁芫W(wǎng)要保證一定的供熱半徑，所以熱電廠輸出熱媒是蒸汽或高溫?zé)崴┱羝膮?shù)多為0.8～1.3 MPa，高溫水水溫為110～130℃。如果集中供熱的末端用戶是工業(yè)工藝過程，則可以充分利用這些高品位熱源，實(shí)現(xiàn)梯級(jí)利用?！笆濉逼陂g，國家將大力推廣分布式能源熱電聯(lián)供技術(shù)。如果僅把熱電聯(lián)產(chǎn)當(dāng)成空調(diào)冷熱源，那就大材小用了。如果用于建筑供暖，在熱全部用足的前提下，所有熱電聯(lián)產(chǎn)技術(shù)的總熱效率也只能達(dá)到80%左右，低于天然氣鍋爐供熱的熱效率。也就是說，建筑供暖與其用投資很高的熱電聯(lián)產(chǎn)，還不如用燃?xì)忮仩t。因此，如果僅僅將分布式能源熱電聯(lián)產(chǎn)系統(tǒng)當(dāng)成建筑物的冷熱源使用，顯然是降低了系統(tǒng)的價(jià)值。如果用熱電聯(lián)產(chǎn)發(fā)出的電驅(qū)動(dòng)熱泵，當(dāng)發(fā)電效率為35%（內(nèi)燃機(jī)發(fā)電）時(shí)，用COP=3.0的熱泵可以得到105%的熱效率，用COP=4.0的熱泵可以得到140%的熱效率。再加上熱利用效率40%，便可以分別達(dá)到145%和180%的高能效，遠(yuǎn)高于燃?xì)忮仩t供熱和熱電聯(lián)產(chǎn)。用該系統(tǒng)供暖1 m3天然氣大約可得到18 kW·h的供暖熱量。如果天然氣價(jià)格是2.43元/m3，則每kW·h供熱的燃料成本僅0.135元，低于燃?xì)忮仩t供暖和房間空調(diào)器供暖。因此，用分布式能源熱電聯(lián)產(chǎn)結(jié)合熱泵的系統(tǒng)，是夏熱冬冷地區(qū)新建城區(qū)實(shí)現(xiàn)集中供暖的很好的系統(tǒng)選擇。

4.結(jié)束語

從夏熱冬冷地區(qū)民眾對(duì)集中供暖的意愿、集中供暖的費(fèi)用、氣候適應(yīng)性、能源狀況、環(huán)境狀況等方面的分析可以看出，雖然該地區(qū)居民對(duì)于集中供暖的呼聲很高，但給環(huán)境和能源帶來的壓力同樣巨大，普遍推廣集中供暖是不適宜的。夏熱冬冷地區(qū)分布地域?qū)拸V，冬季供暖是必要的，但是將整個(gè)區(qū)域捆綁在一起討論并不合理，應(yīng)根據(jù)當(dāng)?shù)貧夂驙顩r、生活習(xí)慣，采用適合的供暖方式。從區(qū)域能源特點(diǎn)以及能耗狀況的角度分析，集中供暖并不是夏熱冬冷地區(qū)冬季供暖的最佳選擇，采用將當(dāng)?shù)刭Y源如太陽能、地?zé)岬惹鍧嵞茉匆约吧顝U熱余熱等與熱泵技術(shù)相結(jié)合的供熱

模式。

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