供暖：舒適節能環保能否一箭三雕

簡菊芳

目前，北方城市進入了供熱季，南方部分城市實現區域供熱。如何在確保室內溫度的同時，節約供熱資源、減少環境污染，這已成為人們關注的焦點，也成為供暖節能技術研發的動力之一。從煤炭火力采暖到更為高效、清潔的天然氣，從一成不變供熱到看天供暖，甚至嘗試核能、太陽能供暖，近年來我國多措并舉，以努力減少采暖過程中的能源消耗，從而推進環境可持續發展。

“節能溫度”：打好天氣牌

如何既讓群眾能在供熱季取暖，又可以達到節約能源和環境保護的效果呢？氣象部門與供暖部門合作進行了有益的探索，并制定實施了氣象行業標準《供暖氣象等級》。

2000年左右，北京積極申辦夏季奧運會，倡導城市節能環保。然而，當時北京污染較重，尤其采暖季燒煤帶來的空氣污染和能源消耗十分“扎眼”。加上當時供暖比較“隨意”，感覺天冷了多燒點煤，熱了少燒點煤，供暖缺乏科學性和舒適度。

針對這兩種情況，北京市氣象局在市發改委和科學技術委員會立項，開展關于供暖氣象指數的科學研究。2003年，北京市氣象部門開始發布供暖氣象指數，社會公眾可以根據供暖氣象指數來調節供暖量的大小，真正實現了“看天供暖”。

據《供暖氣象等級》主要起草人、北京市專業氣象臺正研級高工尤煥苓介紹，為了科學供暖，《供暖氣象等級》提出了“節能溫度”這一概念。

節能溫度是氣象專家綜合考慮氣溫、輻射、風速等環境因子得出的溫度指標。北京氣象部門和供暖部門通過實驗發現，供熱量隨室外環境溫度變化而相應變化，如果根據室外環境溫度變化而調整供熱量，就可保證室內熱量平衡和舒適度。室外環境溫度、風、輻射等外界氣象因子對居室產生額外散熱或加熱效應，如太陽輻射會對向陽的居室圍護結構產生明顯的加熱，而較大的風力會使居室圍護結構熱量散失加劇或通過門窗滲透帶走熱量。于是，綜合氣溫、城市熱島強度、風和輻射等影響因子可得到一個修正溫度，這就稱為節能溫度。

《供暖氣象等級》從2015年5月1日開始實施。在實施過程中，氣象部門發現，此標準存在節能溫度的獲取難度較大、缺少量化指標等問題。從2017年起，氣象部門對此標準進行修訂，不久將印發。

此次修訂將調整供暖氣象等級劃分方法。根據《供暖氣象條件等級》在氣象服務中的應用反饋，此標準中供暖等級分級指標——節能溫度的獲取難度較大，不利于推廣應用。因此，氣象部門與供暖部門合作研究，直接給出節能溫度計算的修正值。根據節能溫度所處的閾值范圍，原標準將供暖氣象等級由低到高分為1級～6級，修訂后的標準將供暖氣象等級分為4級。

另外，此次修訂對供暖服務用語進行了量化調整，還對實際供暖工作指導缺少具體量化指標的不足進行了彌補，利用供暖負荷設計反推不同供暖等級閾值，具有可靠的量化指導意義。

此外，各地氣象部門密切監測天氣變化，積極研發智能化供暖氣象服務平臺等，為供暖部門及供暖企業等開展精準靶向的精細化氣象服務，助力提升科學供暖、高效供暖、綠色供暖能力，為政府保障民生需求、提升供暖效能、實現節能降耗等提供氣象服務支撐。供暖企業可以按照供暖氣象等級組織生產，及時跟上天氣變化，有效地為企業節約成本，實現科學供暖。

Design of environmental monitoring vertical interactive Column-Bot robot

核能供暖，有待于進一步科學試驗

2017年11月，泳池式低溫供熱堆項目發布，媒體報道稱：中國研發成功“不冒煙的鍋爐”，未來，北方將有望用核能來供暖，實現供暖和環境的雙友好。

泳池式低溫供熱堆項目數據顯示，一座400兆瓦的供熱堆，能給20萬戶三居室供暖。這個項目在中國原子能科學研究院供熱演示成功——泳池式輕水反應堆（49-2堆）實現安全供熱長達168小時，具備為原子能院（總體供熱面積約1萬平方米）部分辦公樓供熱的能力。

核能是如何轉化成高效、安全的熱能的？

據介紹，其原理是將反應堆堆芯放置在一個常壓水池的深處，利用水層的靜壓力提高堆芯出口水溫以滿足供熱要求。

也就是說，反應堆堆芯是供熱的核心部分，安裝在壓力殼內，堆芯內有核燃料棒。核燃料棒周圍是控制棒，控制棒內裝有碳化硼，可以有效吸收中子，這樣可以控制核裂變，進而控制核反應堆的功率。壓力殼內充滿去離子水，反應堆核裂變產生的能量以壓力殼中的水為媒介，通過熱交換器帶出去，然后通過中間回路、熱網/蒸汽回路等將熱能送往千家萬戶。

利用核能為區域供熱，不失為緩解國家日趨緊張的能源供應和大城市污染的一個選擇。核裂變能是一種經濟、清潔和安全的能源，在《國際核安全公約》的約束下，核能國家核安全需要達到很高水平。另據測算，全世界的核電站同燃煤電廠相比，每年可為地球大氣層減少1.5億噸二氧化碳、190萬噸氮氧化物和300萬噸硫化物。

實際上，德國、法國、瑞士、加拿大等國都進行過核供熱堆的研究與開發。20世紀60年代，世界上第一個實現民用核能供熱的核電站——瑞典原型核動力反應堆Agesta實現連續供熱十年。

盡管國際上使用核能并不鮮見，但核能使用的安全性還是大家關注的焦點。有核物理領域研究人員認為，核能用于供暖不切實際，首先是內陸地區核電發展因為缺少冷卻水而運行困難、前景黯淡；其次，核反應堆多建在周圍一定范圍內沒有人煙的區域，建設如此長的導熱設施和熱量在傳導過程中的耗損有多大，目前還沒有確切的研究結論。

一些國家曾經建設了很多內陸核電站，跨國科學家團隊耗時10年對這些內陸核電的運行情況進行跟蹤調查，并于2012年6月發表了研究報告《核電、火電面臨氣候變化的風險研究》。該報告指出，在氣候變暖趨勢下，缺少冷卻水正成為歐美在運核電站的嚴重約束。2003-2009年夏季，歐美多個內陸核電廠出現了因為缺少冷卻水而被迫停運的狀況。該報告同時預測，“因為冷卻水的缺乏，2030-2060年，核電和火力發電能力將在美國下降4%～16%、在歐洲下降6%～19%”，并特別強調“嚴重的水資源約束使內陸核電難以持續發展，建設新的核電廠時，選址放在海邊是應對氣候變暖有效的、重要的策略”。

盡管核裂變產生的能量要遠遠大于其他目前常見能源，但是，熱能是核能的副產物，目前人類只能通過熱轉換的方法提取能量，其能量并不是直接成為供暖的動力，核能主要用于發電，而供熱只是發電過程中的部分產物，有多大的轉換量目前科學界并沒有一致的定論。

核能供暖能否大面積推廣，這有待于更多科學實踐來檢驗。

鏈接：供暖知識點補充

“供暖氣象指數”：主要針對供暖公司等專業用戶，通過提供天氣現象、氣溫、風向、風力等預報信息的專業服務，為供熱公司提供何時供熱、做好供電負荷的錯峰提供科學的預報指導意見。

供暖室內溫度：根據國家標準GB50019—2003《供暖通風與空氣調節設計規范》中規定，集中供暖的標準室內溫度為18℃±2℃。通常以室溫18～24℃、濕度50%～60%為宜，這時人體感覺最為舒適。我國冬季集中供暖的室內溫度標準就是根據這一人體生理需求而定的。