院士江亿:长江流域不宜集中供暖
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- 发布时间:2013-02-19 16:13
这个冬天,南方地区供暖成为一个热点话题。很多人、特别是生活在长江以南的人们,对“秦岭——淮河”供暖线的划定提出了激烈的不同意见。
然而,根据中国工程院院士、清华大学建筑学院教授江亿团队的研究,2020年之前,中国建筑能耗增量最大的部分就是南方采暖。
他在接受《瞭望东方周刊》专访时表示,北方地区延续数十年的集中供暖已经很难再与目前中国的能源、环境需求匹配。不仅南方不能按照此类模式进行供暖,北方也需要进一步改善。
就建筑领域而言,总能耗的底线是10亿吨标准煤。但在2012年,全国建筑用能总量已经超过7亿吨标准煤。随着中国城镇化速度的进一步加快,以及其带来的城镇人口激增、城市建筑面积扩大,城市建筑节能形势非常严峻。
随着以分户供暖等为特征的“热改”在北方地区缓慢推进,即使其城镇化水平大幅上升,整体采暖能耗也有望略微下降。因此,如何妥善解决南方地区的供暖需求,已经成为中国能源、环保事业乃至于城市发展的重要命题。
长江流域不宜采取集中供暖
《瞭望东方周刊》:您如何看待南北方冬季供暖的差异?
江亿:需要声明的是,南方采暖问题,并不是指全部的南方地区。岭南地区不存在供暖问题,问题主要集中在长江流域的几个省区。由于“秦岭——淮河”一线的划定,南方地区没有建设大规模的采暖设施。不过,这些大中城市多数住宅装有分散采暖设施。他们自己有各种采暖办法,其中最主要的是空调热泵采暖。另外,也有少部分家庭采用燃气壁挂炉或电采暖方式。
“秦岭——淮河”供暖分界线的划定,并不是说只在界线以北供暖,界线以南不供暖。实际上它是1955年计划经济的产物,是采暖补贴费的发放线。界线以南没有补贴,以北不同的地方根据气温细分为几个档次。相比而言,东北地区更冷,补贴更多,这是最初划定这条线的道理。
建筑设计院在做建筑设计的时候,掌握着建筑的预算。北方发放采暖补贴后,在设计建筑时,就要把采暖设施考虑进来,南方建筑就没有考虑采暖设施。但是这并不表示北方地区所有的房子都有暖气。我小时候在天津长大,房子是1955年修建的,当时都装上采暖设备,由于各种原因,锅炉没烧起来,后来又把锅炉拆了,就一直没有供暖。每个家庭都是烧煤炉子取暖。直到20世纪90年代中期,天津的家里才真正供暖。
提供舒适健康的室内环境,改善人民居住水平,需要供暖的时候就供暖,这没有任何异议,是必须要做的事情。
《瞭望东方周刊》:长江流域适合集中供暖吗?
江亿:决定采暖方式的因素主要表现在能源种类、气候特点、生活习惯。综合起来讲,南方地区不适合集中供暖,应采取分散采暖的方式。
北方集中供暖,原因在于能源以煤炭为主,以煤为热源只有集中供暖才能不造成大的污染。开始就是烧煤,后来才发展为今天的集中供暖。现在煤改气,变成天然气供暖,也只是由于集中供暖这样的历史原因,只能继续维持这一供暖模式。真正适合天然气热源的采暖方式是分散采暖。南方地区现在基本上是以天然气为主要的采暖能源,那么集中供暖就很不适合了。
进一步说,采暖方式很大程度上受气候影响。东北地区冬天零下二三十度,室内外温差有50度,这时合适的取暖方式是烧火采暖。到了长江流域,冬季室内外温差没有那么大,一般不超过20度,这时恰当的热源方式是热泵,尤其是分散的空气源热泵。
热泵是节约能源的方式,适用于室内外温差较小的地方。热泵最适合在上海、南京、武汉等长江流域发展,冬天供暖、夏天供冷。现实的情况是,热泵在沈阳发展起来了,那里冬天是零下二十多度。北京、山东等地也都在鼓励发展热泵,而长江流域这个最适合热泵的地区却在鼓励集中供暖,这就完全错位了。
另外,东三省供暖时间长达半年,北京也达四个半月。而南方地区供暖期至多也就两个月到两个半月。集中供暖需要设备维修、人员工资等各种支出,这都要从用户身上收取。供暖期越短,人员设备成本所占比例就越高。再加上建设管网的巨额投资,很难收回成本。所以,冬天集中供暖的时间,也决定着集中供暖是否可行。
从生活习惯上来讲,南方人特别喜欢开窗。哈工大的一个老师跟我讲,那里每年十月开始供暖,新生宿舍就开始吵架。南方来的学生回到宿舍就开窗户,说再冷也要开窗换气,北方的学生说太冷不能开。到了二年级、三年级,宿舍里就都安静了,没有开窗的了。
南方地区室外温度没有北方低,他们又有经常开窗的习惯。如果集中供暖,屋里温度高,再加上常规的按面积收费,很难改变开窗习惯,这就会增大供热损耗。一旦采取这种方式,根据我们的分析和实测,如果在上海、武汉、重庆实施集中供暖的话,采暖能耗强度不会低于北京,也就是单位时间单位面积的采暖能耗一点也不比北京低。
需要更好的办法
《瞭望东方周刊》:如果长江流域集中供暖,会有多大的能源消耗?
江亿:经过测算,如果采用集中供暖,长江流域的大中城市有70亿平米的住宅需要供暖,每平米能耗折合的标煤会从使用空调热泵的2至2.7公斤增长到9公斤,增加采暖能耗至少4500万吨标煤,居民每户每年会增加采暖支出2000元。现在中国能源紧张,二氧化碳排放量已经成为世界第一。
如采用新的分散取暖方式,既保证室内舒适度,又能取得更好的采暖效果,能耗要比现在高出一倍。变成每平米4至5公斤标煤,这也比集中供暖划算。这样,每户取暖费不超过1000至1500元,大气污染排放也会得到控制。不是说南方地区不该采暖,只是说不该用集中供暖的方式采暖,而是找一种更好的办法。
根据调查,南方采暖实际用电每冬季每平方米6至8度,一公斤标煤3度电,折合2至2.7公斤标煤。而北京耗能是南方地区的七到八倍。
目前在北方,按面积收费方式逐步向按热量收费转变。“热改”的目的,一方面是让按高标准修建的节能房屋少交取暖费,另一方面是想办法促进热网末端调节,减少由室内过热造成的开窗散热的浪费。这是“热改”的原动力。
如果长江流域采取集中供暖,按面积收费就无法控制开窗散热,室温要求也会逐渐提高。北方地区实行热计量收费,经过十年的推动,还是进展不大,困难重重。南方地区不能再步其后尘;另外,采暖费补贴如果不能有一个长效机制,也会严重阻碍集中供暖的推进。况且还有能源问题、大气污染问题。所以,长江流域不宜采取集中供暖,应该因地制宜,推行以空调热泵为主的多种形式的分散采暖。
《瞭望东方周刊》:南京、武汉等城市开始实施“热电冷三联供”,也就是以天然气为能源,冬天发电同时利用余热供暖,夏季发电同时利用余热制冷,为建筑空调提供冷源。这种形式适用吗?
江亿:目前南方一些城市,如武汉、南京、无锡等都建成一些集中供暖或“热电冷三联供”项目,投资巨大,并造成天然气供应紧张,一些系统难以运行。这些项目不仅高能耗、高成本——目前这需要从相关部门获取一些实际运行数据来证明,而且还进一步恶化了我国本来就紧张的天然气供应状况。
如果是天然气采暖,每平米每个冬季仅需要5立方米天然气。如果是天然气热电联产,则热电厂就需要12到15立方米天然气。这是因为天然气要先发一部分电。而这一带目前有较丰富的水力发电、西部供电网供电以及我国近年修建的几个大型高效燃煤电厂。用天然气发电顶替一些水力或高效燃煤电站的发电量,加剧了冬季天然气供应的紧张状态,与我国能源结构状况不适应。
有人说,拿电厂的余热,冬天供暖、夏天可以制冷,比电制冷还要节能。实际上,低温的热很难制冷,只能从电厂抽蒸汽制冷。抽了蒸汽,发电量就会减少。测算的结果和实际工程数据表明,与电制冷相比,电冷联供并没有优点。
近几年来,广州大学城等几个地方的电冷联供项目,都在往里面贴钱,效果都不好。又贵又不好用,实际使用者反对极了。
正在寻求解决南方供暖问题
《瞭望东方周刊》:据您了解,国家在南方地区冬季取暖问题上有怎样的打算?
江亿:2005年,国家“十一五”立项,科技部拿出1000多万科研费用,支持南方地区的几个高校和企业合作,进行长江流域住宅供热环境方向的研究,寻求解决南方供暖问题的办法。“十二五”期间,科技部拿出更多的资金,支持南京、上海、武汉等地的几个大学联合起来做研究,希望拿出好的方案和产品解决长江流域老百姓的冬天采暖问题。同时,企业界也在积极开发新的专门适用于南方地区采暖的产品。
建设部曾三令五申,不让长江流域推行集中供暖。在地方上,武汉、南京几个城市把集中供暖作为节能减排、民生工程的大事,开始实行“热电冷三联供”。实际上,这种做法不对,这就继承了北方供暖多年来努力想解决而一直没能解决的问题。
我是武汉建设“两型社会”的专家顾问,曾通过各种渠道多次反对集中供暖,都无济于事。事实表明,他们会陷到一个巨大的困境当中:花费巨额投资,不但天然气问题解决不了,最后老百姓还有怨言。现在还没涉及收费,集中供暖比分散采暖贵得多,收费也是一个难题。
《瞭望东方周刊》:现在北京这样的北方城市供暖,存在哪些主要问题?
江亿:我国北方主要是“区域锅炉房集中供热”和“热电联产集中供热”方式,这两种方式是大规模集中热源,可以利用热电联产这种高效热源,也易于利用燃煤,有利于提高燃煤利用效率、减少燃煤的各种污染。
但大管网供暖,需要巨大投资和复杂的运行管理。在位于大望路的北京热力公司总部,通过专门的大屏幕,可以看到全市大管网的运行状况。有一大批人专门做整个系统的调试。另外,大管网供热会有很大的热损失,管道输送时,水循环的水泵也要消耗电力。
此外,大规模集中供暖易产生冷热不均的现象,为了不使得个别偏冷的房间低于政府要求的18摄氏度,只好提高系统的温度和循环水量,这就造成部分建筑过量供热,迫使居民开窗散热,不少热量被浪费掉。每个冬季供暖有15%至30%的热量被浪费掉,所以调节采暖系统末端特别重要。
还有一个方面,巨型热网很难根据天气变化及时做出调整。供热源根据天气气温的变化做出供热调整,要经过几十公里的管网才能到达各个家庭,这就会有一个时间差。导致天气忽然变冷,屋内不能马上暖和,天气忽然变热,屋内暖气会顺延一天才变凉。
北京供暖实际情况是,由于开窗散热、加热地皮等各种原因损失了约三分之一的热量。这就是为什么北方近十年来在抓“供热改革”,要改目前按照面积收取热费的方式为按照实际供热量收取热费。然而,由于技术、体制、机制的诸多原因,“热改”的推进十分困难,十年成效很小,被认为是“比房改还困难的改革”。
《瞭望东方周刊》特约撰稿吴铭|北京报道