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暖气历史不过100年 居室采暖:各国过冬有高招

发布时间:2015-12-25 11:38:00   来源:刘国伟 叶晓婷    浏览次数:306

人类坐在屋子里享受暖气的历史,迄今不过100多年。和我国一样,世界上还有许多国家寒冬来临时非常重视供暖大计。但这些国家所采用的供暖方式不尽相同,以至差别甚大,这与其能源结构、技术水平、所处地理位置、气候特点和经济发展等因素有着密切关系。但相同的是:在供暖方面各国无论走市场化道路,还是由政府主导,都在节约能源减少污染上下狠功夫。

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丹麦哥本哈根的阿维多供热式电厂

 

俄罗斯:计划经济的暖气还在用

国际业界提到的区域供暖(district heating),在我国被称为集中供暖,简单说就是建立中央锅炉,通过预铺的管道网络将热能(热水或者蒸汽)输送到建筑物中。第二次世界大战后,苏联和欧洲国家建立了规模庞大的区域供暖网络,一直到冷战后的今天,这些供暖设施仍发挥着重要作用,只是与过去相比,供暖方式有了重大变化:在热能来源上更加高效,能效低下单纯制热的供暖锅炉数量日益减少,更多的热电联产(发电厂既发电又能把余热用于供暖和生产)设施投入运行;在能源品种上更加多源,以往严重依赖煤炭,现在更多依靠天然气和电力;在家庭利用方式上,居民可以自行取暖,有了更多选择自由。

俄罗斯的区域供暖网络是苏联计划经济时代留下的重要遗产,是该国公民一项重要的生活保障和福利措施。以莫斯科为例,该市的供暖网络始建于20世纪30年代,每年从10月运行到次年四五月,到1997年有172个供暖单位为该市供暖。

莫斯科的城市供暖管线错综复杂,管线损坏和泄漏能导致一些家庭几周甚至几个月受冻。进入新世纪后,热电联产为俄罗斯提供了50%以上的电力和热水。经过技术改革,以往使用煤炭和燃油的蒸汽涡轮机开始被使用天然气的燃气轮机代替,以往利用低效率的大型集中供暖锅炉来服务大片城区和整个小城市的做法,正慢慢退出历史舞台。

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 生物质取暖锅炉在德国使用较多,碎木块充分燃烧后对环境影响小。    来源:北方森林网



欧盟取暖:天然气依赖俄罗斯

2013年丹麦发布的一份“欧洲供暖路线图”认为,从当前到2050年期间,用区域供暖方式能降低欧盟能源的价格。经济更为发达的中欧、西欧和北欧国家,也不同程度地重视区域供暖,其中天然气是最重要的原材料,需要大量从俄罗斯进口。在奥地利首都维也纳,仅基于垃圾焚烧建立起来的3个热电联产设施,就为城市提供了22%的热能,发电厂和工业设施提供了72%,剩下的6%由燃烧化石能源和生物质材料的锅炉提供。2015年,瑞典有60%的房子利用区域供暖过冬。

英国的区域供暖系统也是二战后规划和建立的。2013年,有1765个区域供暖系统遍布英国,仅伦敦一地就有920个。上世纪70年代欧洲能源危机爆发后,意大利的家庭自备供暖比例扩大了很多,既节约了大量能源也减少了污染。如今都灵仍然有着国内最大的区域供暖网络,为该市一半人口供暖。

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美国纽约大街上的“出气筒”,当地下供暖输气管道发生泄漏或需要缓压维修时,它可连通地下输汽系统,将蒸汽排出。


挪威靠水电 冰岛凭地热

挪威全境只有2%的地区使用区域供暖,如此低的使用率是因为该国具有丰富的水电资源,所以居民们把80%的电力消费用在了冬季取暖上。偏居一隅的冰岛更是不走寻常路,90%左右的建筑使用地热能驱动的区域供暖系统,对此《环境与生活》杂志20138月刊《地热开发重新进入中国视野》做过详细介绍。

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德国暖气分户计量收费

德国和丹麦解决供暖问题的方式,具有示范意义。

德国的区域供暖在统一前的东德尤其发达,如今全德境内仍有14%的居民生活区采用区域供暖。德国的热电联产极其出色,全国50%的电力需求通过热电联产技术覆盖。欧洲统计局2013年发布的统计资料显示,2011年德国热电联产设备发电装机容量为26.61吉瓦,发热装机容量为更大,高达66吉瓦。更多的德国家庭冬季主要采用天然气、燃油、电力和生物质能源(如木材和甲烷等),经常是一户或几户用一个天然气锅炉采暖,满足一家或数家的供暖和热水供应。德国1981年公布了暖气和热水计量收费条例,分户热计量收费开始在德国推广,这使节能意识走进千家万户。

德国能源匮乏,德国能源机构重视发布节能措施并推广使用可再生能源,生物质能取暖就是德国利用可再生能源的一个重要方式。德国许多工厂利用燃烧木材、沼气和生物柴油等获取电力和热能,许多家庭利用高效的家庭壁炉燃烧生物质材料来取暖,一个家庭独自取暖,一年大概只要4.5立方米的碎木块。

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博德西尔·霍利1877年在纽约启动了世界最早的商业化区域供暖系统。


丹麦供暖用户可调节流量

丹麦在20世纪提高能效、减少碳排放的最大秘密,就是把区域供暖和热电联产结合使用。1903年,丹麦建成了第一座热电联产电站,这是一座垃圾焚烧电站。20世纪二三十年代,丹麦人用当地发电站产生的废热,建造了区域供暖系统向部分城市供暖,之后热电联产区域供暖技术在各城市得到广泛应用。到了上世纪70年代,丹麦仅有30%家庭享受到了区域供暖系统,当前这个比例提高到了63%以上。

丹麦境内迄今有近700座热电联产电厂,拥有6个大型集中供暖区域以及400个小型分散的区域供暖系统。丹麦供暖系统热量产自多种类型的热源厂,来自生物质、天然气、煤炭、城市垃圾、工业余热等。

近年来,人们越来越多地将可再生能源用于区域供暖,有些位于大型区域供暖区域的热电联产电厂已使用生物质代替了化石燃料,一些小型电厂安装了太阳能供暖锅炉。在用户家里早已实现了分户计量收费,用户可对流量进行调节,以此来激励用户节约用热。

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美国国家可再生能源实验室在科罗拉多州的办公楼外墙装有渗透式太阳能空气集热器。该建筑获得美国绿色建筑委员会LEED的铂金认证


美国以用户独立采暖为主

据定居美国多年的季思聪女士介绍,在供暖方式、时间等问题上,美国各州各地的情况并不统一,没有全国统一的供暖时间;美国的供暖方也不是政府,各州政府在保障民生的宗旨下会对供暖温度予以规定;美国的“采暖”不同于中国,不论冬夏都是确定一个温度段,然后用暖气或空调去达到这一温度。

季思聪女士说,新泽西州社会供暖以天然气和电力为主,家庭、办公楼、学校有大小不等的锅炉间,和供暖范围大小不等的中心控制开关。以季思聪家为例,中心控制开关从左到右有“冷气,关闭,暖气”三个档,热天放在冷气档上,冷天放到暖气档上。自己确定好温度以后,锅炉会根据室内温度自行启动,通过墙壁内的管道把热风或冷气送到全家的各个房间,达到设定温度时就停止启动,而到温度下降或上升超过设定温度之时,便再行启动。

提供服务的天然气、电力等公司每月派人到位于各家户外的电表、天然气表来查用量,然后把账单送到各家,用户按时付账即可。账单上会写明一个单位的电或煤气是多少材料费,多少服务费,用了多少个单位,合计多少钱。账单上还有一些其他信息,比如,与你去年同月花费的比较,全年最高费用和最低费用的列表等,使客户对自己的消费情况有个全面掌握。

美国能源信息署(EIA20159月发布的《短期能源展望》称,2014年至2015年冬季的美国家庭平均取暖开销,按不同供暖方式为:天然气最便宜,641美元;电力其次,960美元;丙烷(即液化石油气)1554美元;取暖油最贵,1853美元。这份文件显示,全美1.17亿个家庭中用天然气的家庭占了半壁江山,有5888.2万个;使用电力取暖的家庭居次席,有4613.9万个;使用取暖油的家庭数量居第三,有628.8万个;使用丙烷的家庭有568.2万个;使用木材的家庭有258.3万个,其他或者不取暖的家庭共计219.2万个。从地区分布上看,中西部家庭喜欢用天然气的比例在全国最高,南部家庭比其他地区更喜欢用电,东北部家庭比其他地区的人们更偏爱取暖油。美国人用的取暖油是从石油里提炼出来的,20142015年冬季用取暖油和丙烷的家庭消费明显减少。

用户独立取暖并不意味着美国没有像中国、欧洲那样大范围的区域供暖。实际上,最早的商业化区域供暖就是在美国问世的。187710月,水利工程师博德西尔·霍利在纽约的洛克帕特启动了最早的商业化区域供暖锅炉,为14个客户提供暖气。19世纪末美国电厂发展进入急速扩张期,利用发电厂的余热为居民供暖的做法正当其时,区域供暖走进了更多的家庭。即使在居民独立供暖已成美国主流的当下,仍有少量区域供暖系统在发挥重要作用。

譬如1968年启动的威斯康星州密尔沃基市的中央商务区(CBD)供暖系统,本来是烧煤炭,为了改善空气质量,2012年开始改烧天然气。联合爱迪生公司运营的纽约蒸汽系统,是美国最大的区域供暖网络,为上千平方公里范围内的商家和居民每年提供1100万吨的蒸汽。有的电影爱好者可能有印象,美国女星安吉丽娜·朱莉主演的电影《人骨拼图》里,那个心狠手辣、不按常理出牌的凶手,就是用纽约蒸汽系统地下管道里的蒸汽杀死了女人质。


韩国半数人口靠区域供暖

韩国与我国华北基本处于同一纬度。韩国的供暖方式既有区域供暖也有独立供暖。

著名的供暖公司韩国区域供暖公司(KDHC)为韩国一半以上的人口服务,铺设了1761公里的双排供暖管线(截至2012年底)。

独立供暖的家庭里设有取暖锅炉,大多与城市天然气管道接通,实行自备供暖。这种锅炉在室内有调控器,可以根据需要随时取暖和使用热水,温度可以调节。城市里的单独住宅住户和农村分散住宅的居民多采用独立供暖。当然,也有少量住宅采用太阳能和锅炉组合的取暖方式。韩国的区域供暖设施既有热电联产,也有单纯制热的锅炉。


各国绿色供暖有待拓展

用地热、太阳能等绿色能源来供暖,虽然潜力大,但是诸多因素限制了其发展。欧洲委员会联合研究中心(JRC)发布的《2014年地热能情况报告》称,匈牙利、意大利和德国是欧洲主要的地热开发增长区,但是从全球看,近些年来地热能最大的用途是洗澡和游泳,其次才是住宅供暖,最后是温室蔬菜大棚。地源热泵系统是重要的地热利用方式,但地源热泵初期投入很大,成本回收期较长,这阻碍了其推广。太阳能供暖系统也是如此,这就导致每年在美国安装的太阳能供暖系统只有3万多套,比烧木柴的家庭还要少很多。长期固定居住的用户安装地源热泵是划算的,美国早期安装的一批地源热泵迄今已工作了2530年。有文献称,维护得当的话,地热系统的寿命可长达50200年。

(本文写作过程中参考了《区域供暖历史》《短期能源展望》《2014年地热能情况报告》《区域供暖解决方案——丹麦经验》等文献以及国际能源署、美国能源信息署、国际区域能源联合会(IDEA)、太阳能产业联合会(SEIA)、丹麦能源署和维基百科等网站,特此说明并致谢。)


(如需要转载,请注明作者及转自《环境与生活》杂志)

责编:郑挺颖

网编:崔悦