夏熱冬冷地區供暖探討

安曉堂?馬哲

摘 要：文中分析了夏熱冬冷地區的地理分布、氣候特點，對常見單元式空調器、家用中央空調、暖氣片、地面輻射供暖四種技術進行了比較分析。經綜合比較分析，發現低溫熱水地面輻射供暖系統熱量分布符合人體生理需求，供熱直接有效，不受環境溫度影響，熱源選擇廣泛，建議在夏熱冬冷地區大力推廣。

關鍵詞：夏熱冬冷;地區供暖;熱舒適

夏熱冬冷地區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，經計算，夏熱冬冷地區若推廣集中供暖，將增加2600萬t/月的標準煤消耗，二氧化碳排放量將增加約7300萬t，環境污染加重。燃煤帶來的環境問題日趨嚴重，由此導致的污染問題將難以避免，南方不應該重走北方的老路。

1.夏熱冬冷地區供暖設施分析

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（吹風感）、環境平均輻射溫度、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、人種、生理周期及生理節律（生理因素）和心理因素等。空氣溫度在25℃左右時，腦力勞動的工作效率最高;低于18℃或高于28℃，工作效率急劇下降。生理衛生學將12℃作為建筑熱環境的下限。此外，不同人種對足部溫度的熱感覺也有所不同，我國傳統中醫認為保證足部溫暖對人體健康十分有益。氣候學認為，平均氣溫連續5 d低于10℃即算作冬季。夏熱冬冷地區冬季平均氣溫一般低于8℃，相對濕度在70%左右。

2.夏熱冬冷地區供暖技術路線

目前夏熱冬冷地區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，該地區的公共建筑中還有少量利用燃煤、燃油和燃氣鍋爐進行供暖。本次調研發現夏熱冬冷地區住宅供暖以家用分體空調和電輻射供暖為主，供暖的特點是間歇性、局部性，同時居民有開窗習慣。在有人活動的時間和空間內提供較為完善的局部供暖設施，熱泵能耗低、經濟、環保、應用靈活的特點對于提高室內溫度的同時避免吹風感大、噪聲嚴重等問題是個理想的選擇，同時能滿足夏季制冷、冬季制熱的需求。綜合考慮冬季和夏季的室外溫度，該地區也是空氣源熱泵最適合的工作區域。從這個角度來說普遍采用集中供暖是沒有必要的。研究夏熱冬冷地區的資源特點、發揮其不同地區優勢資源的作用，充分將當地資源如太陽能、地熱、生活廢熱、余熱等與熱泵技術相結合，是夏熱冬冷地區供暖可以考慮的主要技術路線。利用污水源熱泵、江水源熱泵和海水源熱泵技術來進行小區的區域集中供暖，有較好的經濟效益，是一個較好的選擇。此外，如果利用熱泵技術進行集中供暖，在供暖系統中將散熱器系統改為地板輻射供暖系統，可用中低溫熱泵代替高溫熱泵，大大降低了熱泵機組的購置費用，并有效率上的提升，經濟性更強。

3.夏熱冬冷地區住宅供暖的能源效率

夏熱冬冷地區冬季供暖，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，522萬個家庭，如果每戶保持一間房間連續供暖，用房間空調器（每天大約用電20 kW·h），3個月時間平均每戶需要消耗約600 kg標準煤，全市總計約消耗300萬t標準煤。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境，以每m2負荷為40 w計，則平均每戶要消耗近1.6 t標準煤。

以供熱為主的城市熱電廠常用抽凝式汽輪機發電，即將部分沒做完功的蒸汽從汽輪機抽出送到熱用戶，其余部分在汽輪機繼續做功后排入凝汽器凝結成水，然后回到鍋爐。為了滿足供熱負荷對壓力、流量的需求，抽凝式機組的抽汽是可以調節的。實際上是犧牲了發電效率。一些抽凝式熱電廠利用抽汽供暖，甚至使機組處于遠離其設計工況的狀態下運行，進一步降低了其能源效率。因為城市供熱管網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熱水，所供蒸汽的參數多為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工藝過程，則可以充分利用這些高品位熱源，實現梯級利用。“十二五”期間，國家將大力推廣分布式能源熱電聯供技術。如果僅把熱電聯產當成空調冷熱源，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，所有熱電聯產技術的總熱效率也只能達到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產，還不如用燃氣鍋爐。因此，如果僅僅將分布式能源熱電聯產系統當成建筑物的冷熱源使用，顯然是降低了系統的價值。如果用熱電聯產發出的電驅動熱泵，當發電效率為35%（內燃機發電）時，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%，便可以分別達到145%和180%的高能效，遠高于燃氣鍋爐供熱和熱電聯產。用該系統供暖1 m3天然氣大約可得到18 kW·h的供暖熱量。如果天然氣價格是2.43元/m3，則每kW·h供熱的燃料成本僅0.135元，低于燃氣鍋爐供暖和房間空調器供暖。因此，用分布式能源熱電聯產結合熱泵的系統，是夏熱冬冷地區新建城區實現集中供暖的很好的系統選擇。

4.結束語

從夏熱冬冷地區民眾對集中供暖的意愿、集中供暖的費用、氣候適應性、能源狀況、環境狀況等方面的分析可以看出，雖然該地區居民對于集中供暖的呼聲很高，但給環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。夏熱冬冷地區分布地域寬廣，冬季供暖是必要的，但是將整個區域捆綁在一起討論并不合理，應根據當地氣候狀況、生活習慣，采用適合的供暖方式。從區域能源特點以及能耗狀況的角度分析，集中供暖并不是夏熱冬冷地區冬季供暖的最佳選擇，采用將當地資源如太陽能、地熱等清潔能源以及生活廢熱余熱等與熱泵技術相結合的供熱

模式。

參考文獻：

[1]廖小烽，冬冷地區低能耗住宅技術路線[J]，重慶大學學報，2013

[2]殷平，南方供暖的現狀和路徑[J]，暖通空調，2014