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徐伟:清洁供暖技术方案比较

2017-12-28 13:49:41   来源: 壁挂炉月刊   人气:

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   中国建筑科学研究院专业总工/建筑环境与节能研究院院长徐伟发表了题为《清洁供暖技术方案比较》的演讲,关于供暖方式的变革和清洁供暖,他从三个方面加以阐述,给予了众人一个清晰的方向。

 
01.供暖方式的变革
 
   关于供暖方式的变革,很多人会参考美国及北美的采暖方式,因为他们通过几百年的发展,已经得到了相对的稳定,特别是在近一百年基本上以燃气为主,当然也有一些热泵,但很少能看见集中、大型区域供热系统。
 
   我们熟悉的热电联产区域锅炉采暖方式,在北美很少看见,因为欧洲的供暖方式,有北欧模式、西欧模式、东欧模式以及南欧模式,我们比较熟悉的主要是北欧的集中供热模式,以及热电联产、区域供热,还有东欧前苏联这些加盟国,用的也都是热电联产集中供热模式,我们很多的知识、理念、产业、做法,都是根据他们学习来的。
 
   除此之外,还有我们的邻国——日本,日本是一个南北纬度跨度非常大的国家,那它的供暖方式是什么呢?燃气或者热泵,日本的供暖方式也很少能看见大型集中供热。
 
   我们中国是以什么样的方式供暖为主呢?——集中供热。到现在为止,中国北方地区仍然是以集中供热为主体,那么这种供暖方式就要面临变革,而变革中最重要的问题是什么呢?——集中供暖和分散供暖。
 
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   中国在供暖方式上目前最需要变革的就是在集中供暖和分散供暖之间的选择,这也是我们今天不得不面临的问题——热源的选择。有一个趋势大家不可否认,就是分散供暖方式在发展,集中供暖方式在优化,我们都知道传统的供暖方式是以燃煤为主,包括现在我们供热的主体仍然是燃煤,不管是热电联产还是集中锅炉房,甚至现在很多分散性供暖的方式还是燃煤供热,因此燃煤供暖依然是目前中国北方供暖的主体,所以这个问题就显得很突出。
 
   那么这个问题带来的最大现象是什么呢?——大气污染,这也是这两年的热点话题。而第二个热点是燃气,燃气的问题是什么呢?——气荒,这也是今年出现的问题,包括“煤改气”以后出现的若干个城市或农村供暖不足。究其原因:一方面可能是疏于规划,实施大于供给,而且今年燃气储备相对较少;另一方面是不同的地区、不同的城市供暖需求不一样,而且城市和农村的条件也都不一样。
 
   第三个热点就是电热供暖,这对于电力和我们做供暖的人看说,在认识上是有区别的,做电力的人认为只要是以电作为动力或者作为驱动的,不管是直接产生,还是间接产生,都是电供暖。但是在我们暖通人认为,电供暖有两种,一种叫电热供暖,电直接变成热,就像电暖器、电缆发热,都是电直接转化成热。
 
   当然在现代社会需求下人们更关注的是热泵供暖,这也是最近三年进入北方的;另一种方式是可再生能源供暖,主要讲的是太阳能供热、供暖,和我们用地热供暖一样。其他可能还有生物质供暖,但没有普遍使用。
 
   除了面对以上电供暖方式的选择外,我们还面临着第三种选择——空调的热风选择,为什么?因为热泵除了以水为载体以外,还可以直接用风作为最后末端的换热,所以空调热风形式以前大多出现在大型楼宇的集中空调中,或者是南方地区家用空调的热风中,现在慢慢都在向传统的供热区域延伸,因此北方地区的家庭也可以把空调的热风作为一种选择。
 
   另外,需要强调一个问题,我们过去讲的都是城镇供暖,对于相关的标准规范和产品,以及执行的产品标准,主要以城镇的住宅为主,但今天发生了变化,因为清洁能源或者叫清洁取暖,主战场或者中心工作是指农村的清洁能源取暖问题。另外,农村的取暖方式和城市的取暖方式,两者虽然有共同点,但是区别很大,因此我们考虑问题的出发点,也应该有所不同。
 
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   总结起来,中国供暖方式的变革,主要体现在几个方面:
 
   一、能源结构的改变,也是目前国家一个大的能源规划改变,我们要逐渐将以煤为主的供暖方式,向多种能源转变。像目前我们已经规划了,将煤炭从2017年的68%,降低到2027年或者到2035年的50%多。
 
   二、末端的变化,众所周知散热器是传统的末端产品,但是散热器也在革命,像过去的辐射铸铁散热器,现在叫新型化辐射对流性高效率的散热系统。当然地暖变化也很大,从单一的供暖向辐射供暖转变,更主要的是室内今后可能会向小型化、以空气供暖的方式转变。
 
   三、热输入水平的提升,不管是在城市还是农村,供暖的舒适水平还是要适度提高,特别是农村。还有空气品质问题,我个人认为,空气品质问题是北方居住建筑采暖和欧美发达国家室内人居环境上最大的差距。国内室内污染很大,怎么解决新风问题,怎么解决室内污染问题,这些都和采暖能耗密切相关,需要我们拿出更好的解决方案。
 
   四、就是低碳化、智能化、多样化、个性化。低碳化就是向节能、环保或者更高效、节能的方向发展;智能化就是应用我们现在的采暖设备,在大数据、互联网、人工智能这种大的趋势下,进行变革,实现手机控制;多样化就是让用户有更多的选择;个性化则是强调服务,随着我们建筑节能水平、建筑本体节能水平的不断提高,它的能耗强度和负荷强度都会下降,使我们能够进行个性化的服务,比如老年人有老年人的服务,年轻人有年轻人的服务,病人有病人的服务,南北方有南北方的服务,一定要个性化。
   
02.清洁供暖技术
 
   什么叫清洁取暖,我也不能把定义完整地说出来,但至少有一条必须要有,那就是低排放、低能耗,这是本质特征,是相对于散煤,或者是以煤燃烧为主的锅炉必须要有的基准。
 
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   像目前我们正在编写的清洁供暖的评价标准,第一个是清洁能源供暖是清洁供暖,但不完全是清洁能源,应该包括热源本身、输配以及建筑本体。第二个是“宜气则气,宜电则电”,我个人认为“宜气则气,宜电则电”的关键在于第一个字——宜。宜首先要适宜,不能片面理解,是需要做技术、经济比较的,否则有的人会在执行过程中或者实施过程中出现走样、偏离的情况,所以关键在于宜字。
 
   而针对这个问题我们从两个方面解析了清洁供暖,一个是供给侧,以热源供应供给侧,一个是用户侧,也就是供给侧供给量和需求侧的需求量,这两个都要发力,都要有措施,当然这个要比较供给侧的投资成本、寿命。从供给侧的城镇来讲,一个是超低排放的燃煤热电联产,也就是现在以大型热电联产的超低排放,像北京就以这个为主。二是要充分挖掘周边的低水位余热,这里需要关注的是关于大型燃煤燃气排放的三种污染物,一种是石墨粉尘,一种是二氧化硫,一种是氮氧化物,所谓的清洁、低排放、低能耗,其中的低排放主要指的就是这三种排放物。
 
   在农村实施的清洁取暖,实际上目前主要有三种:一是“煤改气”,但今年对于“煤改气”的规划还不够细致和协调,用户“煤改气”后不一定能使用到。二是“煤改电”,改成电热取暖,还有电驱动的热取暖。三是在平原地区以大众农作物为燃料的农村,利用生物质取暖。但“煤改气”现在遇到的问题是——气够不够,费用贵不贵。还有就是由于我们的设计和施工,以及投资周期的问题,会不会带来一些危险,这个也需要思考。
 
   另外,“煤改电”的第一认识不是空调,不是我们去商场里买一台空调在家里一装就行了,当然在南方地区,所谓的冷暖空调就是从商场里买的空调一装就可以了,可在北方地区这样是行不通的。
 
   目前,以电为主的供暖模式主要有两大类,以电直接变热的模式和地源热泵的模式。地源热泵的模式,包括热水和热风。我举一个例子,北京是全国农村清洁能源试点走在最前列的城市,也是最早在全国开展的城市,政府的补贴力度很大,所以在过去两年里我们从北京试点中获得了很多宝贵经验。对此,我罗列了一下占比,在北京农村清洁能源完成情况中,空气源热泵占70%,区域电暖器占不到20%,燃气壁挂炉占10%,剩下的就是地源热泵以及其他。我们可以看出主体是空气源热泵。通过去年一年的监测,我们发现在室外平均温度为0.6℃,跟北京室外平均温度差不多的情况下,基本在去年煤改清洁能源供暖的这些用户家中室温都可以达到16℃以上,而从单位面积能耗上我们发现,最高的是区域电暖器,第二是空气源热泵,第三是地源热泵,但是能源消耗少的是燃气壁挂炉
 
   如果从运行费用来看,区域电暖器大概在30元,燃气壁挂炉在40元,空气源热泵则是18元,而地源热泵是10元,这个虽然是普遍的,以户为单位的运行费用,但也足够表明各种方式在经济上的一个场景。反过来另外一个问题,如何降低农村煤改清洁能源的运行费用,在运行费用以及投资费用降低方面,我个人认为供暖负荷仍然偏高。
 
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   比如:1982年的建筑约88平方米,和现在我们执行的标准相比已经大大降低,如果我们在未来可以达到10瓦的话,投资需求会大幅度下降,运行费用也会大幅度下降。从80年代到现在,我们可以明显感觉到在四本节能标准下,能耗大大下降了。以一个实例为准,在两户人家中一家加了改造,一家不加改造,那么加了改造的房屋便可得到热负荷值降低30%左右。
 
   因此,降低供暖负荷,对清洁能源的贡献在农村非常明显,主要表现在我们可以降低供暖的容量,以及降低散煤的风险,同时还可以提高室内的舒适度,包括提高投入产出比。但不管用哪种供暖方式,在农村这个价值都很高。为了使我们农村煤改电、煤改气、煤改清洁能源的工作,达到一定的效果,今年北京市建立了一个全市清洁取暖的监测平台,这个平台利用了互联网的技术,可以实时监控每一个区域的每一家项目,也可以显示温度和能效情况,包括对事故进行报警。
   
03.思考和建议
 
   第一、加强整体区域的清洁供暖规划,不能一个镇一个村地做,而是要加大一个整体区域,包括北京和京津冀的一体化,包括26家通道城市,要有相互的借鉴作用,以及整个北方和三北地区的清洁供暖,都应该有一个整体规划。
 
   第二、确定清洁供暖合理的电价和气价,要鼓励清洁供暖,不采用传统的方式,因为燃煤是最便宜的,这一点大家不要忽略,而且我们并没有过高的环保税,特别是西部地区,煤炭更便宜,这样你如何定电价和气价就很重要了。
 
   第三、要健全全过程的标准化体系,在其产品、设计、施工、运营上都要有标准化的内容来进行管理。
 
   第四、如何选择用系统化PPP模式。
 
   第五、如何引导舆论提供正确的解决方案,因为网络传输很快,但往往不全面、不客观。
 
   第六、如何保证煤改清洁能源以后长久的运行,像国家奖励政策、鼓励政策退出以后,能不能再持续。
 
   第七、要推动整体解决方案,也就是装配式建筑,要同时进行推进。
 
   第八、要科学的监测和评估,目前北京市已经建立了这样的系统。
 
   第九、降低供暖组合,也是清洁取暖的基本条件和保证,主要指农村。
 
   第十、通过降低负荷,提高能效,缩短供暖时间,增加供暖的容量,提升室内舒适度。
 
   第十一、农村地区,降低供暖负荷。
 
   第十二、在降低供暖负荷这个问题上,各地要积极的探索,并不断的完善。
 
   总结下来一句话,我们探讨供暖方式的变革和清洁供暖,就是为了创造美好的生活,建设美丽的中国,希望大家在清洁供暖的发展之路上,走得更科学、更健康。

来源: 壁挂炉月刊   责任编辑:小阳

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