地鐵毛細管供熱技術應用現有問題與對策分析

辛華鈺 高英梓 林雅潔

【摘 要】為城市地鐵提供動力的電能轉化為牽引列車運動的機械能的同時，會有部分電能轉化為廢熱殘留在地鐵隧道內，而地鐵隧道溫度需保持在26°C以下，因此需要不斷排出廢熱，現有的傳統冷水機組散熱效率低、投資高，生態和經濟價值較低。為解決此技術難題，我國首創了“地鐵毛細管供熱技術”，此技術將毛細管敷設在隧道壁面上，收集來自土壤和活塞風傳遞到毛細管網周圍壁面的熱量，為地上建筑供熱，實現了廢熱到供熱的轉化。在此背景下，在深入研究“地鐵毛細管供熱技術”后，本文提出了幾點應用過程中可能出現的問題并針對性地提出了發展對策，以期為此技術的完善與進一步建設提供新方法與新思路。

【關鍵詞】地鐵毛細管供熱技術；問題；對策

一、存在問題

（一）缺少監測系統，后期維修難度大

地鐵毛細管在安裝前及安裝時都會進行檢查和測試，但在鋪設完成后，由于毛細管網鋪設在地鐵隧道內部，因此無法對其進行有效的定期維護。按照毛細管網制作的工藝要求及其材料耐高溫、耐高壓、抗腐蝕的特性[1]，正常情況下其使用壽命可以達到50年而不損壞，但在實際工作過程中，一旦出現毛細管網管道破裂、內部堵塞以及滲水等情況，將無法及時被檢測到，也不易進行維修更換。另外，依照現有安裝工藝，地鐵毛細管貼在地鐵隧道壁上安裝，如果施工質量出現問題，夾層中留有空氣，將導致其熱阻大大增加，將會在一定程度上影響換熱質量。

（二）供熱價格偏高，居民區鋪設困難

目前在青島市靈山衛站一段鋪設的地鐵毛細管，計劃將為地上四萬六千平方米的地鐵大廈進行供熱，在地鐵公司內部進行供熱情況的測試。而根據青島市泰能熱電集團的工作人員介紹，在青島市的其余50多個站點鋪設地鐵毛細管時，如何就近將熱量供給地上建筑的問題有待于進一步的探索和解決。青島市目前集中供暖的價格為每平方米30.4元，在全國橫向比較已經十分低廉，地鐵毛細管供熱的價格不太可能低于集中供熱的價格，在問卷調查中，青島市市民對地鐵毛細管供熱項目的了解偏少，在項目實際推行過程中，以此在居民區取代現有的集中供暖或仍有困難。

青島市現行的清潔能源補助方法顯示，青島市將會按照現有燃煤供熱企業政策性運行補助標準對使用此技術集中供暖的居民給予補助，地鐵毛細管供熱項目是青島重點推廣應用的節能減排科技示范項目，然而，目前為止并沒有專門針對此項目制定相應的補貼政策，政府在這一方面的扶持力度仍有待加強。因此，毛細管供熱在向周圍地區輻射推廣的過程中，將有可能遇到一定的阻力。

（三）工藝限制要求，施工時間較嚴格

由于地鐵內有關地鐵隧道壁與車廂之間的安全距離有嚴格要求，地鐵毛細管必須鋪設在隧道壁面內部，因此就地鐵毛細管鋪設現有的工藝技術而言，對已建成的地鐵進行改造和加裝是不能實現的，地鐵毛細管的鋪設只能安排在地鐵新建的過程中。

青島地鐵與青島睿和新能源公司合作施工的過程中，曾因為交叉施工協調問題導致計劃內的地鐵2號線泰山路站地鐵段未能及時安裝毛細管，在毛細管鋪設過程中，鋪設的相關技術單位必須與地鐵方面進行時間和工序上的協調，這在一定程度上給毛細管的鋪設增加了難度。

（四）制冷供熱差異，導致土壤熱失衡

青島市夏季供冷天數為90天左右，冬季供暖天數為140天左右，加之青島市冷負荷比熱負荷高[2]，季節性熱平衡與普通熱平衡不同，地鐵毛細管的制冷與供熱需求差距較大，難以在春秋兩個恢復期使得熱量達到完全恢復，供暖系統一旦投入使用，就需要多年連續提供熱源，這將在一定程度上導致土壤熱失衡，地鐵附近土壤、巖層熱量逐年下降，溫度降低，最終使地鐵供熱的熱品質下降。

二、建議對策

（一）加大政策扶植力度

作為青島市重點推廣應用的節能減排科技示范項目，政府應在項目的推廣上給予一定的扶持政策，包括前期與地鐵交叉施工的協調，以及后期熱源用于居民住宅或是商業建筑供暖的補貼。

根據青島市政策，采用可再生能源可獲得政府補貼30元/m2，青島市地鐵站臺建筑面積約1萬平方米，初期建設投資實際需要384.4萬元，每年供冷和供熱運行費用為63.5萬，為保證熱源能夠以合理價格供給居民及商戶使用，政府應當對使用地鐵毛細管供熱的建筑給予清潔能源供暖的補貼，以推動清潔能源供熱在青島市的發展以及地鐵毛細管供熱項目在全國的推廣。

（二）創新研發施工工藝

當前地鐵毛細管必須在地鐵建設過程中與地鐵建設方協調交叉施工，這將給毛細管鋪設帶來許多限制，并且對于已建成的地鐵，無法增設地鐵毛細管。創新施工工藝，探索與地鐵施工相互牽制較少的施工方案，以及在已建成地鐵中加設地鐵毛細管的施工工藝，可以大大增加此項目在全國推廣的價值。

針對目前的供冷供熱期不同以及冷熱負荷不一致導致的土壤熱失衡會在一段時間的運行后導致整個系統的效率降低的問題，可以考慮與土壤蓄能系統集成或是使用太陽能蓄熱進行輔助，這都將在一定程度上改善土壤熱失衡的情況，保證系統更好地運行。

（三）增大宣傳普及力度

目前，青島市地鐵毛細管供熱項目相關的宣傳和報道較少，在實地走訪和問卷調查中，本市市民甚至是地鐵內部人員多數也對此項目并不熟悉，這將給項目的進一步推行帶來問題，也削弱了項目的示范作用。在靈山衛站建成后，應以地上的地鐵大廈供熱作為示范，著力宣傳地鐵毛細管供熱項目一機雙效、變廢為寶的突出優點，展示項目在生態效益、經濟效益、社會效益等方面的優越之處，鼓勵更多建筑使用地鐵毛細管項目的熱源進行供熱。

三、結論

目前，地鐵毛細管供熱技術正處在從實驗室走向市場的關鍵節點階段，勢必會暴露出許多問題，文中所敘述的針對政策性、技術性、宣傳性等方面的問題就是其中較為突出的幾個問題，但另一方面，我們也應當看到其在節能、減排、清潔、衛生等諸多方面的突出表現。隨著我國城市軌道交通的飛速發展，城市軌道交通建設里程的連年增多，若相應問題得到很好的解決，在不久的將來，其在生態、經濟、社會等諸多方面不可替代的優勢將得以很好的展現。

【參考文獻】

[1]任鵬，田碩云，鈄范華.毛細管網供熱制冷應用案例分析[J].建設科技，2008（23）：84-85.

[2]胡松濤，施志鋼，高號.毛細管壁面換熱器用于地鐵隧道的可行性分析[J].暖通空調，2015，45（07）：14-17.