马一太：从南方供热说热泵时代责任和机遇

　从南方供热说热泵技术的时代责任和机遇

    2012年入冬以来，寒流横扫北半球，也席卷了我国南方地区。媒体因此热议，南方要不要集中供暖？集中供暖在我国北方大部分地区已普遍采用，过去北方人一到天气转凉，就要准备冬煤、烟囱、炉子，采暖期一过，还得拆烟囱炉子，收拾好明年再用。现在则到日子就供暖了，省心、干净。这样的供暖方式能不能发展到南方（主要指没有集中供热的“夏热冬冷地区”）呢？

    集中供暖起源于前苏联和东欧地区，这些地方冬季采暖期长，并一度实施全民所有制，居民的供暖由国家负责，多属于福利范畴。上世纪五十年代，我国从东北、华北地区的大城市开始引人这种机制。改革开放以后，在国家规定有供暖期的大部分城市，都走向集中供热。目前我国虽然实行社会主义体制下的市场经济，但集中供暖基本是政府包办的，并没有脱离开计划经济的范本。因为集中锅炉房建设（或热电联产）、主管网、终端管网都需要政府规划和协调，煤价、入网费、采暖费也是政府定价，供热公司也基本在政府的管理下运行。到了南方，由于缺乏各种先天条件，集中供热目前只能说说而已。单从能量供应方式上看，集中供热并不是先进的供热方式，即使在北方大部地区也在逐步减小或萎缩。

     集中供热的优缺点分析

     集中供热的优点，主要是集中管理，用户省心，但它的缺点也是致命的。

    首先，集中供热的用能效率不高，这点是很多人意想不到的。大型锅炉在结构上可以做到尽量提高燃烧效率，锅炉的热效率高，这是事实。但是集中供热的管网损失，包括管路热损失和输送功率损失，是非常大的。而且管网越大，管路越长，这项损失越大。由于管路输送所产生的热量损失加输送泵功率损失，大概占锅炉制热量的20%～50%。

    其次，我们还要考虑锅炉集中供热的前期成本。即使设计非常节能的现代化的集中供热，都要将煤炭运输到锅炉房，通过铁路、公路长途运输，装车卸车，煤炭运输的成本越来越高。一吨煤在产地价格不过一二百元，到使用地就可能七八百元，甚至上千元。因为煤炭的能量包含在物质之中，煤炭还含有较多的灰分，这些无效的物质都被长途运输，燃烧后的灰分还得运输处理，这些，无疑都增加了集中供热成本。

    集中供暖一次性投资大，运行费用高，无论是否需要，暖气始终全天供应，因建筑物的远近和楼层不同还会造成温度不均，若遇到供暖温度偏低，居民就会投诉；若遇到供暖偏热，居民只有开窗降温，使宝贵的能源白白浪费。同时，集中供暖收费往往按面积收取，而不是按每户的能耗收取，当遇到有因各种理由拒绝缴费的用户，热量仍然可传入该户。总之，集中供热就像上世纪五六十年代的人民公社，“一曰大”，供热面积越来越大，管理上越来越难；“二曰公”，大锅热、大锅水，浪费没人心痛——这样的体制，随着煤、气、电价的放开，设备老化、地下管网的腐蚀等问题都将逐步显现。

    集中锅炉房比过去一家一户的小炉灶或单位供暖的小锅炉的污染排放有很大减轻，主要是粉尘少了，但并没有解决诸如二氧化硫和氮氧化物的污染，特别当需要进一步减少温室气体排放，也就是二氧化碳的排放时，更是无能为力。随着对环境污染治理进程的推进，我国实行污染总量的控制，集中锅炉会逐步限制使用规模，减小应用范围。

     电加热是不合理的用能方式

     我国市场上有很多电热器，如电热吹风炉、电热油汀、远红外采暖炉、地板电热管、挂壁式电热器，包括家用电热水器，其功率多在1kW～3kW，也有专用于各种用途的小功率电热商品。电能直接转变为热能，经常被标榜高效、清洁、环保等词语，但都不能回避低效率用电的事实。我国的电能主要来自燃煤发电，电厂的转换效率平均35%，考虑到电能传输的损失，到了用户处，估计只有30%的电能可供使用。这30%的电用来直接变热，并不是合理的用电方式，也达不到舒适温度。如果用同功率热泵装置，温度可达20℃以上。在我国能源紧张、节能减排任务艰巨的状态下，应该学习欧盟，用标准和法规明令禁止各种大功率电热产品的生产和使用。

     热泵技术值得推广

    人们对热泵技术并不陌生。其原理是用电能等高质能，就地收集低品位的热能，如空气、地表水、土壤、地下水中的热能，提高其温度，来达到向房间供热的目的。热泵技术在理论上是最合理的供热方式，它用1份电能，回收利用3～5份的低温热能。考虑电厂的效率和电能损失，其一次能源利用率接近或超过100%，远高于各种直接燃烧的锅炉，当然比电加热提高了3～5倍的效率。

    热泵技术在我国已推广了几十年，近二十年是高速发展时期，已经取得很大成效。这次南方出现寒冬，热泵已经是人们御寒的重要设备，只是老产品热泵在环境温度稍低（<5℃）就不工作，化霜过于频繁，有的即使工作，也达不到规定温度。这说明热泵技术需要进一步发展。

    在“南方集中供热”讨论比较热烈的地区，包括上海及南京、杭州、合肥、武汉、南昌、长沙等地，冬季室外最低温度约为零下2～3℃，日均温度为零上3～5℃，如果保证室内20℃，空气源热泵的效率是很高的。目前我国在房间空调以及变频空调的能效水平方面已经取得很大进步，还需要进一步解决热泵工况下提高能效。另外除霜技术，室内放热终端（挂壁机、风机盘管、地板采暖）温湿度控制等也要研究。可喜的是，已经有性能、质量、可靠性都好的产品出现。

    要改变向往“集中供热每个房间都暖和，不像空调只有一对一”的观念。每个房间都暖和必然有能量的无效浪费。最好的方式是每个房间实现可调，需要热时就开，不需要用时就关。为了实现低耗能下的舒适度，房间墙壁、地板及门窗的保温也要做相应的改变，才可实现用热泵舒适过冬的目标。 

     大力发展绿色电能的国家政策为热泵技术铺平道路

     列宁说过“共产主义就是苏维埃政权加上全国电气化。”这句话有一定的时代背景，但无论如何，电气化对于我国2020年全面实现小康社会是至关重要的。我国发电厂的装机容量近年来发展非常迅速，“十一五”期间，每年新增发电装机容量1亿千瓦，创造了世界电力发展史上最快的发展速度。 

    从2000年3亿千瓦发展到2011年的10.56亿千瓦，很快我国发电要超过美国，成为世界上第二发电容量的国家。我国可再生能源能源发电发展也很快，2011年底水电装机容量总和达到2.3亿千瓦，居世界第一。中国的风力发电10年前在世界上还默默无闻，10年间装机容量达到6000万千瓦，崛起为世界第一风电大国。由于能源供应的多元化，10年过去了，物价上涨，但电力建设成本不升反而稳中有降。

    我国的电能中约70%是燃煤发电，通过关停小火电，发展大规模清洁燃煤技术，电厂的效率在迅速提高，每度电的燃煤率从原来430g/kW·h（平均效率29%），到目前约340g/kW•h（平均效率35%），最先进的上海某电厂为282g/kW•h（效率44%）。电厂的排放污染也大大减轻，从简单的除尘，开始脱硫、脱氮氧化物。说明只有大力发展绿色煤电，才能解决我国在燃煤为主的条件下的节能减排目标。电能在远距离输送方面也是优越的。电能是高质能量，但没有质量。它只需用导线即可输送，无需建设铁路、公路。通过各种高压输电，可以实现上千公里输送，电路损失在10%以下。特别是高压线路一旦建成，其维护、管理要比铁路、公路简单，生命周期更长。

    因为我国煤炭产地集中在山西、内蒙，用电的大户在东南沿海。我们国家在大力发展火电时，已经注意到了发展坑口电站的重要性，以减少煤炭的长距离运输，实现“煤在空中走”的战略。坑口电站的煤炭不需远距离输送，在坑口采用高效的两段干法选煤技术就地把煤炭加工成低灰、低硫、高热值的煤粉供锅炉燃烧，然后发电高压输送，就可达到高效率、低污染、低成本的目的。

    我国提出在2020年全面建成小康社会，人们的生活指标要普遍达到较高水平。随着城镇化进程，中小城镇会越来越多，农民也要过上富裕、舒适的生活。南方居民希望冬季供热，是时代发展的必然趋势。小康社会的一个标志就是全国电气化，电能沿着高压电线翻山越岭，跨海过江，送到亿万家庭。只要有电，加上高效的热泵机组，实现基本舒适条件下过冬、过夏，是完全有可能的。

     南方“分散式供热”将拉动新经济增长

     我国经济增长曾依靠资源型或粗放型发展，例如大力发展钢铁、水泥、建材等。当前中央提出转变经济增长模式，培育新的经济增长点，很多传统产业面临调整。南方分散式供热将大有可为，原因如下：

    1.由于历史的生活习惯也好，政府规定也好，南方冬季供热一直没有解决，在生活水平提高方面拉了后腿，有强大的社会需求。当人们住上条件较好的商品房后，供电得以保证，有条件发展分户式热泵空调。

    2.近年来随直流变频、高效热泵式压缩机、电子膨胀阅、智能除霜、温湿度智能控制等技术的发展，一些企业的空气源热泵技术的性能已经得到较大的提高，季节COP可达3以上，可以在节能环保的前提下胜任南方冬季低温、潮湿、雨雪等恶劣天气。当然这方面还应加大研发力度，降低产品成本，制定更加适合我国国情的产品性能标准和能效标准。

    3.南方大部分地区需要夏季空调，与冬季供热的热泵可一机两用。但这不是原有简单热泵技术，结构上需要整合。这样的热泵也可能带动保温水箱、地板采暖、太阳能集热器和控制技术多个产业的发展。

　　4.热泵技术的分散式供热，可高效地利用电能，并促进居民的行为节能。居民可根据气候变化、房间使用情况自觉调节房间温度，达到舒适和节能的统一。

　　习近平主席在其讲话中提出，实现人民对美好生活的向往就是我们的奋斗目标。这个讲话的精神也可体现在南方供热上，个人建议可从“惠民政策”、“家电下乡”做起，用“领跑者制度”，把最好的技术用在南方供热上。采用政府支持、政策优惠、企业研发、居民自建等方式，形成研发、生产、安装、维修服务产业链，肯定能带动一个新兴产业，也会使我国制冷空调行业发展得到一个机遇。(文/天津大学教授 马一太)

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