北方冬天的记忆里,总少不了锅炉房高高的烟囱和煤烟的味道,很长时间以来,取暖的热量大多是靠烧煤换来的,现在, 随着清洁低碳转型的推进,一批热能新技术陆续落地示范,供暖的热源不再只靠化石燃料了 ,地下岩层、再生污水、工业余热、低谷绿电,都能变成家里暖气片里的暖流,一场冬季供暖的变革正在悄悄发生。
超临界CO₂闭式地热 ,是地热领域一个挺新的发展方向,抽取地下水是传统地热开发的一般做法,这种做法会受到限制,水资源是一方面限制因素,地层回灌条件也是一方面限制因素。这项新技术把二氧化碳作为传热介质,送入数千米深井,在地层吸收热量后返回地面换热,介质全程闭环循环,不取地下水,降低对地层与地下水的影响。河南郑州有一个示范项目,1.8万㎡的住宅供暖由它提供,每年大概能替代288吨标煤,当下这项技术还处在示范推广的阶段,想让它真正落地用起来,地质条件合不合适可以说是最要紧的一环。
CO₂复叠超低温热泵 ,是极寒地区做清洁供暖时比较受关注的一个方案,普通空气源热泵在严寒环境下制热能力大幅衰减,而这款热泵可以在零下35℃的低温环境稳定产出高温供暖水,环保工质适配小区、产业园供热,还可兼顾夏季制冷。它就像个热量的搬运工,可以把空气里的低品位热能抽出来用,烧燃料这一步完全省掉了,放在严寒地区的供暖改造上还挺合适的,不过话说回来,实际效果究竟好不好,还得看建筑本身的保温做得咋样,还有室外的工作条件如何。
污水源(再生水)热泵 ,简单来说就是从污水里提取热量。污水处理厂排出来的再生水,常年温度都比较稳定,比冬天室外的气温要高不少,用热泵设备把水里的低品位热量提取出来,再接进城市供热管网。青岛李村河再生水供热项目,把污水处理厂变成城市热源点,一个采暖季可实现可观减碳。这项技术比较适合靠近污水处理厂的片区,如果离得太远,铺管网的成本就会变高。
新型储热技术 ,供热系统的热量充电宝,就是 新型储热技术, 它专门用来解决一个问题——热源和用热时间对不上。主要分为高压固体储热与相变蓄热两类,高压固体储热利用夜间低谷电、弃风光电加热固体介质储存高温热能,白天供暖高峰释放热量;相变蓄热依靠相变材料高密度储热,可搭配太阳能、工业余热使用。储热技术可以削峰填谷,降低运行成本,是多能互补供热系统的重要配套,项目落地要综合场地、投资成本评估。
核能供热 ,不少人听过但心存顾虑,国内示范项目“暖核一号”,从核电机组二回路抽取无放射性蒸汽,经过多层物理隔离换热,只有热量传递,介质互不接触,放射性物质不会进入居民供暖管网。上千万平方米的供热面积已被覆盖,这个项目已经稳定运行了好几个采暖季。有一点要说清楚,核能供热这种大型示范工程,选址方面的要求非常严格,并非所有城市都适合推广。
工业余热长距离输送供热 ,让工厂废弃余热变废为宝。电厂、重工业生产过程中,大量热量原本直接散失。通过保温长输管网,把余热跨区域输送到城市居民小区。山东“聊热入济”项目就是典型案例,百公里管网输送工业余热,每年替代大量标煤,大幅减少碳排放。长距离供热会受到管网投资、热源距离、热损失这些因素的影响,比较适合工业热源多的城市群。
智慧热力系统 ,是整套供暖系统的“智能大脑”。它本身不生产热量,但可以通过物联网传感器、气象预测数据,对换热站、楼栋管网动态调温,告别过去“一刀切”的粗放供热。室内的温度系统可以做到实时监测,热量会根据实际需要来分配,这么一来,有的地方冷、有的地方热这种尴尬情况就少了很多,住着更舒服,能源方面也能省下不少。它可以和各类清洁热源配套使用,是城市供热数字化升级的趋势。
需要特别说明的是上面这7类技术中大部分还处于示范或者区域性推广的阶段。没有什么万能方案,选供暖技术的时候要综合评估,本地资源条件要考虑进去,建筑情况要考虑进去,管网基础要考虑进去,还有投资和运维成本也要考虑进去,没有哪一项技术能适用于所有地区。
未来城市供暖,大概率不是单一技术一统天下,而是多能互补的组合模式:各类余热、地热、可再生能源作为热源,储热技术做调峰,热泵搬运热量,智慧平台统一调度。供暖底层逻辑正在从“靠燃烧产热”,转向挖掘自然界与工业废热中的低品位热能。
当供暖不再依赖烧煤,蓝天与暖意,就可以同时拥有。
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