• 电话:0531-55721501
  • 传真:0531-55721513
  • 邮编:250101
  • 邮箱:fangzh_45@163.com
    热泵技术是解决南方供暖的有效途径
    2013-01-08 09:27:47

    随着今年严寒天气早早地降临我国南北各省,有关“南方供暖”的议题又在各种媒体上升温。我是无锡人,在济南工作,对于“南”“北”方冬天生活质量的差别深有体会。因为害怕南方冬天家里湿冷的环境,已经好多年不敢回老家过春节了。随着人民生活水平的提高,在长江流域的南方各省冬季需要有适当的采暖手段,这已经成为公众的共识。现在大家也都纷纷采用在市场上可以得到的技术改善冬季的生活环境,这主要是各种电热设备、家用空调和家用燃气炉。现在讨论的焦点是南方要不要搞集中供暖,以及有没有更好的替代技术。  

    要解决南方供暖的问题,当然第一个想到的就是在我国北方行之有效的集中供暖技术。虽然已经有很多人,包括各级人大代表,呼吁在南方推广集中供暖,以改善民生,但大家看到的只是“雷声大、雨点小”,很少有实质性的推进。我认为,这不是各级政府听不到群众的呼声,而是一些有关的技术经济问题还没有理清楚,还没有达成共识。每一种特定的技术都有它的优势和弱点,在北方适用的集中供暖技术在南方就不一定是最优的选项。在这里一个最大的差别是供暖期的长短。北方严寒地区的供暖期可长达210天,在济南也有120天。在长江以南供暖期会短很多,而且平均的供暖强度较低。而集中供暖系统需要的初期投入巨大,非供暖期也需要维修保养,因此为解决较短供暖期的集中供暖系统的经济性会较差。第二个问题是历史造成的。集中供暖系统是庞大的市政工程,牵涉方方面面,需要大的规划。不同的社会群体对供暖的要求也有很大的不同。因此,在已经建成的城镇中大面积推广集中供暖几乎是不可能的。

    那么有没有什么替代的技术呢?采用燃气作为能源容易实现分散的采暖,是一个可行的替代技术。但若在广大的南方地区全面推行燃气采暖,冬季能否保证燃气供应将涉及到国家的能源政策和供应能力。另一方面,已经采用燃气采暖的用户都在抱怨太贵,老百姓烧不起。

    另一种可行的、也是正在被大量采用的方法是电采暖。从发热原理来看电采暖又可以分为两种。一种是把电直接转换为热的电热器件,包括电暖气、电热地膜,甚至最简单的电热毯。这些电热器件技术简单、价格低廉;但电热转换的效率低,不利于节能环保,要达到舒适的室内环境,电费的支出也是难以接受的。此外,由于其效率低,如果大面积采用电热采暖,遇最寒冷的天气时会对电网的负荷产生很大的冲击;要保证这样的用电高峰负荷也是很不经济的。

    实现电采暖的合理和有效的方法应该是热泵技术。

    热泵是通过做功使热量从低温介质向高温介质流动的装置,通常的热泵采用电力作为驱动能源。在采暖的应用中,热泵在周围环境中吸收热量并把它送到室内。因此,家用空调就是一种热泵。热泵的第一个好处是节能。与直接把电能转换为热能的电热器件相比,采用热泵供暖的电耗仅为前者的1/2—1/4,可以大大节省电费,实现了节能减排,也减轻了电网的负荷。热泵的第二个优点是冷热两用,既可以供暖,也可以制冷(空调)。由于一机两用,降低了建筑供暖空调系统总的购置费用;对于夏季普遍需要空调的南方地区来说,这是一个重要的利好因素。此外,热泵供暖和空调系统的设置很灵活,既可以做成独立或分散的小型系统,也可以构成较大型的集中供暖空调系统,一个系统服务数万至数十万平方米的建筑。因此它既适合城镇,也适合广大的农村地区。  

    以建筑物的空调(包括供暖和制冷)为目的的热泵系统有许多种,就其吸收的热量来源来分,可把它们分为空气源热泵和地源热泵两大类。空气源热泵以室外空气为一个热源。在供暖工况下从室外空气中吸收热量,经热泵提高温度送入室内供暖。家用空调就是一种空气源热泵,它系统简单,购置费用较低。空气源热泵的主要缺点是在夏季高温和冬季寒冷天气时热泵的效率大大降低。而且,其制热量随室外空气温度降低而减少,这与建筑热负荷需求趋势正好相反。因此当室外空气温度过低时,需要用电或其他辅助热源进行加热。此外,在供暖工况下空气源热泵的蒸发器上会结霜,需要定期除霜。这既影响供暖的舒适性,也消耗大量的能量,对于冬季潮湿阴冷的南方地区来说是一个难以避免的缺点。

        另一种热泵利用大地(土壤、岩层、地下水)作为热源,可以称之为“地源热泵”。较深的地层中在未受干扰的情况下常年保持恒定的温度,长江流域地下未受干扰的温度约在18℃左右,远高于冬季的室外温度,又低于夏季的室外温度。因此地源热泵可克服空气源热泵的技术障碍,且效率大大提高。地源热泵又可进一步分为地表水热泵、地下水热泵和地埋管地源热泵。地埋管地源热泵系统是利用地下岩土中热量的闭路循环的地源热泵系统。它通过水在封闭的地下埋管中流动,实现系统与大地之间的传热。通常也直接称为“地源热泵”。在冬季供暖过程中,管内的水从地下收集热量,再通过热泵把热量送到室内。夏季制冷时系统逆向运行,即从室内带走热量,再通过系统将热量送到地下岩土中。地埋管地源热泵系统保持了地下水源热泵利用大地作为冷热源的优点,同时又不需要抽取地下水作为传热的介质,是一种可持续发展的建筑节能新技术。

     地源热泵供暖空调系统自20世纪50年代在欧洲和北美开始投入实际应用,70年代“石油危机”以后得到迅速推广,现在已是成熟的技术。近年来由于全世界对于全球环境问题的关注,地源热泵技术受到许多国际机构和政府的重视。联合国发展计划 (UNDP) 和国际能源组织 (IEA) 等国际机构都把推广应用地源热泵作为节约能源、减少二氧化碳排放、改善地球环境的重要手段。随着我国能源政策的制定,节能已经成为当前我国的重要工作之一。2007年通过的《中华人民共和国节约能源法》2012年由国务院颁布的《节能减排“十二五”规划》都把热泵供暖空调技术作为主要的建筑节能技术,要求加以推广。根据我国的特点,空气源热泵和地源热泵供暖在严寒地区都是不适合的,集中供暖仍将是我国北方城镇供暖的主要方式。近年来,地源热泵技术作为环保节能的新技术也已在我国北方寒冷地区得到广泛的应用,特别是应用于城市热网达不到的和比较分散的建筑,或夏季有较大空调需求的建筑。同时,在我国也已形成了一支地源热泵技术的研发、设计和工程队伍,取得了很多经验。因此,地源热泵也将与空气源热泵一起成为解决“南方供暖”难题的优先选择方案。

     

  • 地址:山东济南高新区天泺路A栋101-2