應對霧霾——清潔供暖形式的選擇與應用探討

暖通設計師與您分享 發佈 2020-01-01T00:37:30+00:00

背景一、近年來,「霧霾」堂而皇之的走入我們的日常生活:2004年6月29日,「霧霾」一詞開始在天氣新聞中出現。當日的《北京日報》第八版發表題為《本市昨出現少見霧霾天》的報導。

背景

一、近年來,「霧霾」堂而皇之的走入我們的日常生活:


2004年6月29日,「霧霾」一詞開始在天氣新聞中出現。當日的《北京日報》第八版發表題為《本市昨出現少見霧霾天》的報導。

2012年2月29日,我國發布新修訂的《環境空氣品質標準》,增加了細顆粒物(PM2.5)監測指標。

2013年1月1日,國家環境空氣監測網正式運行。我國74個城市開始按空氣品質新標準開展監測,並實時發布可吸入顆粒物(PM10)、細顆粒物(PM2.5)等監測數據和環境空氣品質指數(AQI)等信息。

2013年1月28日,PM2.5首次成為氣象部門霾預警指標。將霾預警分為黃色、橙色、紅色三級,分別對應中度霾、重度霾和極重霾。

二、霧霾的成因分析

影響PM2.5濃度變化的主要因素有兩個:污染源排放和氣象條件,受兩因素的影響,PM2.5濃度存在明顯的季節變化特徵,秋冬季高,夏季低。


燃煤取暖是導致冬季霧霾現象嚴重的主要因素,特別是北方集中供暖的城市。冬季燃煤取暖會導致空氣的二氧化硫和粉塵顆粒物增多,再加上溫度低,風力小等氣象條件,霧霾容易積蓄不散,導致長時間的霧霾天氣。

三、應對霧霾的舉措

因燃煤取暖對冬季霧霾的貢獻度很高,所以供暖形式的清潔化自然成了迫在眉睫的一項重任。

2016年,中央財經領導小組第十四次會議上,提出要按照企業為主、政府推動、居民可承受的方針,宜氣則氣,宜電則電,儘可能利用清潔能源,加快提高清潔供暖比重。

清潔供暖形式簡介

清潔供暖主要分為兩大類,即俗稱的「煤改氣」和「煤改電」,也有文件稱之為「氣代煤」和「電代煤」。

一、煤改氣:



煤改氣即採用天然氣鍋爐替代原燃煤鍋爐、燃氣壁掛爐替代家用散煤採暖爐。天然氣屬清潔能源,燃燒釋放的污染物較少,對大氣污染的貢獻度較低,採用天然氣供暖可大大降低冬季供暖對空氣品質的形象。天然氣供暖也是歐洲等發達地區的主要供暖形式之一。

二、煤改電:

1、 電直熱供暖形式,具體主要有碳纖維電熱地面輻射供暖,傳統發熱電纜地面輻射供暖,電熱膜(有廠家宣傳為石墨烯)輻射供暖,電暖器供暖。

2、熱泵熱源+水地暖末端(或散熱器末端、或風機盤管末端)。

清潔供暖形式的選擇

原則上應「宜氣則氣,宜電則電」。

一、對於天然氣充足、電力不充足的地區,宜採用「煤改氣」,可有效增加清潔供暖比例,且不影響當地電力負荷。

二、2017年的「氣荒」對於北方人應該印象深刻,我國天然氣主要依賴進口,大部分地區天然氣保障能力有限,大規模的集中煤改氣過分考驗能源部門的天然氣供應能力;而我國目前大部分地區的電力負荷卻是供應充足且有富餘,所以「煤改電」已逐漸得到各地區政府部門的推崇。

1、電直熱供暖

以碳纖維電熱地面輻射供暖為例進行分析。



碳纖維是一種新型的高性能增強材料,具有高強度、高模量、耐高溫、耐磨、抗疲勞、耐腐蝕、抗蠕變,導電和導熱等諸多優異性能。該系統設置在室內地面以下,由絕熱層、反射層、接地層、碳纖維發熱線、溫控器、導線等共同構成。


它是以電為能源,實現低功率、大面積、低溫輻射供暖。其工作原理是熱元件在電引發激勵條件下做高速布朗運動,電子間的撞擊和摩擦產生熱量,發熱過程無聲、無光、無污染。這種新型的供暖系統是在碳纖維發熱原件通電後,發熱體工作溫度40℃-60℃,通過地面(24℃-28℃)作為散熱面,將熱量以輻射方式向地面以上傳遞,達到取暖的目的。系統單室可控、恆溫可調,每一個房間或迴路設置一個溫控器獨立進行控制,通過溫控器設定需要的溫度,使其保持在設定的溫度下進行恆溫供暖。也可通過網絡或遠程控制系統實現採暖智能化。

碳纖維電熱地面輻射供暖較其他電直熱產品有著巨大優勢:

(1)高品級碳纖維是目前國際上最優異的電熱轉換材料,電能轉化為熱能效率能達到99.9%

(2)該種材料具有高強度、高模量、耐高溫、耐磨、抗疲勞、耐腐蝕等諸多優異性能,隨使用時長的衰減可忽略不計;

(3)該系統可根據熱負荷靈活調整鋪裝功率,更靈活更節能更舒適。

2、熱泵供暖

(1)超低溫型噴氣增晗空氣源熱泵機組是針對北方地區供暖推出的產品,在室外低溫工況下可正常啟動並運轉。雖然室外溫度較低時能效比較低較為耗能,但是對於寒冷地區,可通過機組配比來保障穩定運行;對於嚴寒地區,筆者認為空氣源熱泵機組並不適合,穩定性較差。


空氣源熱泵供暖是清潔供暖的重要組成部分,優勢是綜合能效較高,但缺點是初投資較高,運行不穩定,需專人定期維護保養,使用壽命較短等,為後期使用埋下隱患。

(2)地源熱泵的供暖效果較好,相比空氣源熱泵能效比較高;但是地源熱泵受地質條件、埋管面積等限制,且冬夏兩季取熱、補熱要平衡,只冬季取熱、夏季不補熱經年累月后土壤蓄熱量大大降低,能效比大大下降,供暖效果也隨之變差。且地源熱泵初投資較高,使用壽命短,需定期維護保養,也為後期使用埋下隱患。

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