從南方供熱說熱泵技術(shù)的時代責(zé)任和機遇

    2012年入冬以來，寒流橫掃北半球，也席卷了我國南方地區(qū)。媒體因此熱議，南方要不要集中供暖？集中供暖在我國北方大部分地區(qū)已普遍采用，過去北方人一到天氣轉(zhuǎn)涼，就要準(zhǔn)備冬煤、煙囪、爐子，采暖期一過，還得拆煙囪爐子，收拾好明年再用?，F(xiàn)在則到日子就供暖了，省心、干凈。這樣的供暖方式能不能發(fā)展到南方（主要指沒有集中供熱的“夏熱冬冷地區(qū)”）呢？

    集中供暖起源于前蘇聯(lián)和東歐地區(qū)，這些地方冬季采暖期長，并一度實施全民所有制，居民的供暖由國家負(fù)責(zé)，多屬于福利范疇。上世紀(jì)五十年代，我國從東北、華北地區(qū)的大城市開始引人這種機制。改革開放以后，在國家規(guī)定有供暖期的大部分城市，都走向集中供熱。目前我國雖然實行社會主義體制下的市場經(jīng)濟，但集中供暖基本是政府包辦的，并沒有脫離開計劃經(jīng)濟的范本。因為集中鍋爐房建設(shè)（或熱電聯(lián)產(chǎn)）、主管網(wǎng)、終端管網(wǎng)都需要政府規(guī)劃和協(xié)調(diào)，煤價、入網(wǎng)費、采暖費也是政府定價，供熱公司也基本在政府的管理下運行。到了南方，由于缺乏各種先天條件，集中供熱目前只能說說而已。單從能量供應(yīng)方式上看，集中供熱并不是先進(jìn)的供熱方式，即使在北方大部地區(qū)也在逐步減小或萎縮。

     集中供熱的優(yōu)缺點分析

     集中供熱的優(yōu)點，主要是集中管理，用戶省心，但它的缺點也是致命的。

    首先，集中供熱的用能效率不高，這點是很多人意想不到的。大型鍋爐在結(jié)構(gòu)上可以做到盡量提高燃燒效率，鍋爐的熱效率高，這是事實。但是集中供熱的管網(wǎng)損失，包括管路熱損失和輸送功率損失，是非常大的。而且管網(wǎng)越大，管路越長，這項損失越大。由于管路輸送所產(chǎn)生的熱量損失加輸送泵功率損失，大概占鍋爐制熱量的20%～50%。

    其次，我們還要考慮鍋爐集中供熱的前期成本。即使設(shè)計非常節(jié)能的現(xiàn)代化的集中供熱，都要將煤炭運輸?shù)藉仩t房，通過鐵路、公路長途運輸，裝車卸車，煤炭運輸?shù)某杀驹絹碓礁?。一噸煤在產(chǎn)地價格不過一二百元，到使用地就可能七八百元，甚至上千元。因為煤炭的能量包含在物質(zhì)之中，煤炭還含有較多的灰分，這些無效的物質(zhì)都被長途運輸，燃燒后的灰分還得運輸處理，這些，無疑都增加了集中供熱成本。

    集中供暖一次性投資大，運行費用高，無論是否需要，暖氣始終全天供應(yīng)，因建筑物的遠(yuǎn)近和樓層不同還會造成溫度不均，若遇到供暖溫度偏低，居民就會投訴；若遇到供暖偏熱，居民只有開窗降溫，使寶貴的能源白白浪費。同時，集中供暖收費往往按面積收取，而不是按每戶的能耗收取，當(dāng)遇到有因各種理由拒絕繳費的用戶，熱量仍然可傳入該戶。總之，集中供熱就像上世紀(jì)五六十年代的人民公社，“一曰大”，供熱面積越來越大，管理上越來越難；“二曰公”，大鍋熱、大鍋水，浪費沒人心痛——這樣的體制，隨著煤、氣、電價的放開，設(shè)備老化、地下管網(wǎng)的腐蝕等問題都將逐步顯現(xiàn)。

    集中鍋爐房比過去一家一戶的小爐灶或單位供暖的小鍋爐的污染排放有很大減輕，主要是粉塵少了，但并沒有解決諸如二氧化硫和氮氧化物的污染，特別當(dāng)需要進(jìn)一步減少溫室氣體排放，也就是二氧化碳的排放時，更是無能為力。隨著對環(huán)境污染治理進(jìn)程的推進(jìn)，我國實行污染總量的控制，集中鍋爐會逐步限制使用規(guī)模，減小應(yīng)用范圍。

     電加熱是不合理的用能方式

     我國市場上有很多電熱器，如電熱吹風(fēng)爐、電熱油汀、遠(yuǎn)紅外采暖爐、地板電熱管、掛壁式電熱器，包括家用電熱水器，其功率多在1kW～3kW，也有專用于各種用途的小功率電熱商品。電能直接轉(zhuǎn)變?yōu)闊崮?，?jīng)常被標(biāo)榜高效、清潔、環(huán)保等詞語，但都不能回避低效率用電的事實。我國的電能主要來自燃煤發(fā)電，電廠的轉(zhuǎn)換效率平均35%，考慮到電能傳輸?shù)膿p失，到了用戶處，估計只有30%的電能可供使用。這30%的電用來直接變熱，并不是合理的用電方式，也達(dá)不到舒適溫度。如果用同功率熱泵裝置，溫度可達(dá)20℃以上。在我國能源緊張、節(jié)能減排任務(wù)艱巨的狀態(tài)下，應(yīng)該學(xué)習(xí)歐盟，用標(biāo)準(zhǔn)和法規(guī)明令禁止各種大功率電熱產(chǎn)品的生產(chǎn)和使用。

     熱泵技術(shù)值得推廣

    人們對熱泵技術(shù)并不陌生。其原理是用電能等高質(zhì)能，就地收集低品位的熱能，如空氣、地表水、土壤、地下水中的熱能，提高其溫度，來達(dá)到向房間供熱的目的。熱泵技術(shù)在理論上是最合理的供熱方式，它用1份電能，回收利用3～5份的低溫?zé)崮?。考慮電廠的效率和電能損失，其一次能源利用率接近或超過100%，遠(yuǎn)高于各種直接燃燒的鍋爐，當(dāng)然比電加熱提高了3～5倍的效率。

    熱泵技術(shù)在我國已推廣了幾十年，近二十年是高速發(fā)展時期，已經(jīng)取得很大成效。這次南方出現(xiàn)寒冬，熱泵已經(jīng)是人們御寒的重要設(shè)備，只是老產(chǎn)品熱泵在環(huán)境溫度稍低（<5℃）就不工作，化霜過于頻繁，有的即使工作，也達(dá)不到規(guī)定溫度。這說明熱泵技術(shù)需要進(jìn)一步發(fā)展。

    在“南方集中供熱”討論比較熱烈的地區(qū)，包括上海及南京、杭州、合肥、武漢、南昌、長沙等地，冬季室外最低溫度約為零下2～3℃，日均溫度為零上3～5℃，如果保證室內(nèi)20℃，空氣源熱泵的效率是很高的。目前我國在房間空調(diào)以及變頻空調(diào)的能效水平方面已經(jīng)取得很大進(jìn)步，還需要進(jìn)一步解決熱泵工況下提高能效。另外除霜技術(shù)，室內(nèi)放熱終端（掛壁機、風(fēng)機盤管、地板采暖）溫濕度控制等也要研究?？上驳氖?，已經(jīng)有性能、質(zhì)量、可靠性都好的產(chǎn)品出現(xiàn)。

    要改變向往“集中供熱每個房間都暖和，不像空調(diào)只有一對一”的觀念。每個房間都暖和必然有能量的無效浪費。最好的方式是每個房間實現(xiàn)可調(diào)，需要熱時就開，不需要用時就關(guān)。為了實現(xiàn)低耗能下的舒適度，房間墻壁、地板及門窗的保溫也要做相應(yīng)的改變，才可實現(xiàn)用熱泵舒適過冬的目標(biāo)。 

     大力發(fā)展綠色電能的國家政策為熱泵技術(shù)鋪平道路

     列寧說過“共產(chǎn)主義就是蘇維埃政權(quán)加上全國電氣化。”這句話有一定的時代背景，但無論如何，電氣化對于我國2020年全面實現(xiàn)小康社會是至關(guān)重要的。我國發(fā)電廠的裝機容量近年來發(fā)展非常迅速，“十一五”期間，每年新增發(fā)電裝機容量1億千瓦，創(chuàng)造了世界電力發(fā)展史上最快的發(fā)展速度。 

    從2000年3億千瓦發(fā)展到2011年的10.56億千瓦，很快我國發(fā)電要超過美國，成為世界上第二發(fā)電容量的國家。我國可再生能源能源發(fā)電發(fā)展也很快，2011年底水電裝機容量總和達(dá)到2.3億千瓦，居世界第一。中國的風(fēng)力發(fā)電10年前在世界上還默默無聞，10年間裝機容量達(dá)到6000萬千瓦，崛起為世界第一風(fēng)電大國。由于能源供應(yīng)的多元化，10年過去了，物價上漲，但電力建設(shè)成本不升反而穩(wěn)中有降。

    我國的電能中約70%是燃煤發(fā)電，通過關(guān)停小火電，發(fā)展大規(guī)模清潔燃煤技術(shù)，電廠的效率在迅速提高，每度電的燃煤率從原來430g/kW·h（平均效率29%），到目前約340g/kW•h（平均效率35%），最先進(jìn)的上海某電廠為282g/kW•h（效率44%）。電廠的排放污染也大大減輕，從簡單的除塵，開始脫硫、脫氮氧化物。說明只有大力發(fā)展綠色煤電，才能解決我國在燃煤為主的條件下的節(jié)能減排目標(biāo)。電能在遠(yuǎn)距離輸送方面也是優(yōu)越的。電能是高質(zhì)能量，但沒有質(zhì)量。它只需用導(dǎo)線即可輸送，無需建設(shè)鐵路、公路。通過各種高壓輸電，可以實現(xiàn)上千公里輸送，電路損失在10%以下。特別是高壓線路一旦建成，其維護、管理要比鐵路、公路簡單，生命周期更長。

    因為我國煤炭產(chǎn)地集中在山西、內(nèi)蒙，用電的大戶在東南沿海。我們國家在大力發(fā)展火電時，已經(jīng)注意到了發(fā)展坑口電站的重要性，以減少煤炭的長距離運輸，實現(xiàn)“煤在空中走”的戰(zhàn)略?？涌陔娬镜拿禾坎恍柽h(yuǎn)距離輸送，在坑口采用高效的兩段干法選煤技術(shù)就地把煤炭加工成低灰、低硫、高熱值的煤粉供鍋爐燃燒，然后發(fā)電高壓輸送，就可達(dá)到高效率、低污染、低成本的目的。

    我國提出在2020年全面建成小康社會，人們的生活指標(biāo)要普遍達(dá)到較高水平。隨著城鎮(zhèn)化進(jìn)程，中小城鎮(zhèn)會越來越多，農(nóng)民也要過上富裕、舒適的生活。南方居民希望冬季供熱，是時代發(fā)展的必然趨勢。小康社會的一個標(biāo)志就是全國電氣化，電能沿著高壓電線翻山越嶺，跨海過江，送到億萬家庭。只要有電，加上高效的熱泵機組，實現(xiàn)基本舒適條件下過冬、過夏，是完全有可能的。

     南方“分散式供熱”將拉動新經(jīng)濟增長

     我國經(jīng)濟增長曾依靠資源型或粗放型發(fā)展，例如大力發(fā)展鋼鐵、水泥、建材等。當(dāng)前中央提出轉(zhuǎn)變經(jīng)濟增長模式，培育新的經(jīng)濟增長點，很多傳統(tǒng)產(chǎn)業(yè)面臨調(diào)整。南方分散式供熱將大有可為，原因如下：

    1.由于歷史的生活習(xí)慣也好，政府規(guī)定也好，南方冬季供熱一直沒有解決，在生活水平提高方面拉了后腿，有強大的社會需求。當(dāng)人們住上條件較好的商品房后，供電得以保證，有條件發(fā)展分戶式熱泵空調(diào)。

    2.近年來隨直流變頻、高效熱泵式壓縮機、電子膨脹閱、智能除霜、溫濕度智能控制等技術(shù)的發(fā)展，一些企業(yè)的空氣源熱泵技術(shù)的性能已經(jīng)得到較大的提高，季節(jié)COP可達(dá)3以上，可以在節(jié)能環(huán)保的前提下勝任南方冬季低溫、潮濕、雨雪等惡劣天氣。當(dāng)然這方面還應(yīng)加大研發(fā)力度，降低產(chǎn)品成本，制定更加適合我國國情的產(chǎn)品性能標(biāo)準(zhǔn)和能效標(biāo)準(zhǔn)。

    3.南方大部分地區(qū)需要夏季空調(diào)，與冬季供熱的熱泵可一機兩用。但這不是原有簡單熱泵技術(shù)，結(jié)構(gòu)上需要整合。這樣的熱泵也可能帶動保溫水箱、地板采暖、太陽能集熱器和控制技術(shù)多個產(chǎn)業(yè)的發(fā)展。

　　4.熱泵技術(shù)的分散式供熱，可高效地利用電能，并促進(jìn)居民的行為節(jié)能。居民可根據(jù)氣候變化、房間使用情況自覺調(diào)節(jié)房間溫度，達(dá)到舒適和節(jié)能的統(tǒng)一。

　　習(xí)近平主席在其講話中提出，實現(xiàn)人民對美好生活的向往就是我們的奮斗目標(biāo)。這個講話的精神也可體現(xiàn)在南方供熱上，個人建議可從“惠民政策”、“家電下鄉(xiāng)”做起，用“領(lǐng)跑者制度”，把最好的技術(shù)用在南方供熱上。采用政府支持、政策優(yōu)惠、企業(yè)研發(fā)、居民自建等方式，形成研發(fā)、生產(chǎn)、安裝、維修服務(wù)產(chǎn)業(yè)鏈，肯定能帶動一個新興產(chǎn)業(yè)，也會使我國制冷空調(diào)行業(yè)發(fā)展得到一個機遇。(文/天津大學(xué)教授 馬一太)

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