区域供热２０１５．５期 对我国供热技术发展的展望 清华大学石兆玉 【摘要】本文重点分析了在智能供热的推动下，如何促进供热技术在工艺上的 革新，并就能源的梯级利用、化石燃料的清洁燃烧、工业余热在供热（空调）的应用中 热泵工艺的创新以及分布式分输配系统的推广等方面提出了一些见解 【关键词】智能供热 能源 梯级利用 化石燃料布式输配系统 清洁燃烧余热 热泵分 ＤＯＩ编码：１０．１６６４１／ｊ．ｃｎｋｉ．ｃｎｌ卜３２４１／ｔｋ．２０１５．５．００１ ０ 引言 “不冷不热” 即夏天的室温应为２４～２６℃．冬 天的室温必须达到１８～２２ｏｃ（２０＋２￣Ｃ）。联合国 卫生组织提出：冬天室温低于１６℃．不利于人 我国“十二五”规划将于今年结束．“十三 五”规划的制定，正在酝酿之中。纵观世界经 济、技术的发展趋势。和我国“四个全面”的指 导方针下，我国新的经济转型必然在新的五 年规划发展中有重大的突破 在国民经济中 占有重要地位的供热行业．也必须紧跟形势 的健康；低于１２℃，有害于人的健康。冬季室 温达到１８～２２℃。应是舒适性标准。我国目前 １６ ２０℃的标准，只能是小康水平。严格而论． 我国真正实现１８～２２℃的标准．全国的供暖时 间。普遍要延长至少两个月时间．其耗费的人 的发展步伐，形成新的战略发展布局。为此。 笔者提出一些个人看法．以供讨论 ｌ供热的定位与目标 力、物力、财力是很大的。因此．要实现供热的 “不冷不热”目标．须要经过艰苦的努力才能 达到。 我国目前集中供热面积已达１１０亿ｍｚ． 而且每年都以２～３％的速度增长。全国每年用 于供暖、空调的能耗约占全国总能耗近１０％ 经过一段时间的争论，现在人们普遍认为：雾 霾的产生、治理．供热行业担负着不可推卸的 供热工程作为能源工程．其奋斗目标应 为“不多不少”。也就是说，在实现室温“不冷 不热”的同时．要满足“按需供热”．做到需要 多少热量供应多少热量。要真正实现“不多不 重大责任。基于这些基本情况．笔者非常赞 成：供热工程是民生工程、能源工程和环保工 少”．供热系统的能效必须大幅提高．向着三 零的目标努力。所谓三零，就是水力平衡时没 有节流损失．流量调节时没有过流量存在（按 程。这样定位。不但符合实际，而且增加了行 业的自豪感、使命感和责任感。进而增强了行 业发展的动力 最佳流量运行）。热量控制时没有剩余热量浪 费。为此，我国的供热系统能效要从现在的 ３０％．向着６０ ７０％的目标努力．其节能潜力 约３０～４０％。实现了这一目标，也就超越了现 科学的定位，必须辅佐以科学的目标．这 样，行业才有发展的方向，措施才能落实到实 处。供热，作为民生工程．基本的目标应该是 在发达国家５Ｏ％的系统能效指标 —．１—— 区域供热２０１５．５期 供热工程作为环保工程，衡量目标应为 “不雾不霾” 霾是化石燃料燃烧后排放出的 汽溶胶微小颗粒物。雾是大量水、汽、废热排 放产生物 雾霾是一对双胞胎，治理霾必须同 时治理雾 显而易见．供热工程，在某种程度 上，也是雾霾的制造者之一。因此，供热工程， 必须同时担当起治理雾霾的重任 这是历史 使命．同时也是实现环境友好型的光荣义务 ２智能供热应促进供热工艺的革新 美国著名学者里夫金著书立说．预见第 三次工业革命即将到来，其基本特征是信息 技术＋新能源＋新技术制造业。实际上，就是在 信息技术和新能源的支持下，将呈现全新工 艺的制造业。过去，发达国家认为制造业是高 投入、高能耗、高污染，称为夕阳工业，基本上 将制造业转移到发展中国家，其本国主要经 营高科技、金融和军工产品。但制造业是解决 人类衣、住、行的必不可少的行业，经过２００８ 年的世界金融危机．人们加深了对这一点的 认识。如果留心观察．就会发现，美国等发达 国家，近些年来．正在进行制造业的回归和复 兴。特别是美国．在大力发展页岩油、气开采， 在已经实现油、气自给的基础上．积极研发新 技术制造业 一个突出的研发课题，是用３Ｄ 打印机制造发动机 最近报道．澳大利业利用 ３Ｄ打印机已经生产出了世界第一台飞机发 动机。其工艺特点，是利用３Ｄ打印机，一片一 片的打印出机器断面．而每一片断面的结构、 材料都是不同的．最后把所有的每片断面组 装在一起．就成为一台发动机。过去的机械制 造，基本工艺过程是车、钳、铣、刨，现在却彻 底变了样 上述研究课题，仅属个案．但可以 相信．一场以制造业工艺革新为中心的革命， 即将到来．世界面貌将会发生难以想象的变 化。 由于我国近二百年来的落后．前二次的 世界工业革命．中国没有任何建树。如今．我 国已经真的强大起来了。对于第三次工业革 命．必须参与贡献 李克强总理在今年的政府 ，， 报告中明确提出“中国制造２０２５”．将全面制 定我国由制造大国向制造强国过渡的规划。 国家特别强调“互联网＋”战略．从某种程度上 讲．应把制造强国，理解为“智造强国”。国家 发改委提出“耗能电子警察管理系统”。相信 在信息技术的推动下，我国制造业工艺一定 会有大的发展 联系到供热行业。我们也必须 早立志向．早下决断．拿出切实可行的发展成 果 考虑到行业近几年的发展现状．我们的奋 斗目标应该是智能供热＋工艺革新 所谓智能 供热．就是利用机器代替人进行智能行为供 热，也就是利用计算机、信息技术，根据采集 的信息，进行归纳、分析、推理，而自动完成供 热的有关决策 计算机监控是智能供热的重 要组成部分．近年来，我国计算机技术已有长 足进步 云计算、大数据技术的广泛应用，正 在带动各种管理信息系统向智能信息系统发 展 智能供热的发展，促进了供热工艺的变 革 反过来．供热工艺的革新，也必将大大推 动智能供热的深化 供热工艺是“锦”．智能供 热是“花”．只有供热工艺和智能供热的同步 发展．才能“锦上添花” 这些年来．我国供热技术有了很大进步， 某些技术领域的研究甚至超过了先进国家 但总体而言还比较落后．尤其是某些工艺环 节．拖了整体的后腿．特别是化石燃料的梯级 利用．煤与天然气的清洁燃烧，工业余热在供 热领域的大幅利用以及供热系统的输配更新 等问题．至今没有大的突破。严重影响了节 能、环保和供热效果的改善，也严重阻滞了智 能供热的发展进程。为迎接新的工业革命，在 “十三五”的规划中，花大力气．在智能供热的 推动下．在这些方面的研发中，有重大更新， 是非常必要的 ３化石燃料必须梯级利用 大力发展新能源肯定是发展方向．但２０～ ３０年内．新能源能在总能耗中占到２０％的比 例．就相当可观了。我国是以产煤为主的国 家．在２０ ３Ｏ年内要改变以煤为主的能源结 构也是困难的 为了环保，适当发展“煤改 气”，也是应该的。因此。相当时期，以燃煤、天 然气等化石燃料为主的格局是客观存在 因 此．如何正确利用煤和天然气．应是我国能源 政策必须明确解决的战略格局问题 煤和天然气．理论燃烧温度在２０００％左 右。用于供热，通常最高供水温度在１３０＂（２左 右，如果把煤、天然气拿来直接燃烧供热，其 温差将在１８００％左右。炯的损失，接近７０～ ８０％。因此．把煤、天然气直接燃烧供热．是对 能源的最大浪费，是最不经济的。可是至今， 这种状况到处可见．不仅小型燃煤供热遍地 开花．就是新近“煤改气”的大型燃气供热（锅 炉房总容量在几百吨以上）依然如故。这种状 况不改变．我国供热技术的落后面貌难以改 观。 煤和天然气．最合理的利用方式．是梯级 利用．即电热冷联供或ＩＧＣＣ即整体煤气化联 合循环发电。如前所述，煤和天然气。理论燃 烧温度都在２０００￣Ｃ左右．最理想的利用方式 是高温段发电．低温段供热、制冷。对于通常 的发电厂．发电效率一般在３０～４０％左右．汽 轮机后的乏汽压力为０．００６ＭＰａ．饱和温度为 ３６℃，其炯值只有总炯值的２．５ ５．０％之间，即 发电潜力很低．但按数量分析．约占总热量的 ５０％左右．目前大多数情况是向大气中排放 如果用于供热、制冷，实现电、热、冷联供， 全系统的热能利用系数可提高到７０～８０％ 因 此，这种电、热、冷的梯级利用绝对是化石燃 料的最佳利用方式 根据国家发改委的有关 文件．我国正在大力推广大型机组（容量在 ２００ ３００ＭＷ以上）的电热冷联供系统．这对 于我国大中城市来说。是非常正确的 在加速 城镇化的建设中．我国势必会有大量小城镇 涌现．人口在几万至十几万之间．对于这样的 城镇．比较合理的供热方式应该是小型背压 机组（容量在２５ＭＷ以下）的电、热、冷联供。 经民间业内人员测算．这种机组．即使冬天联 运，夏天停运，经济上都是合算的。如果这 区域供热２０１５．５期 种供热方式能够取得共识．那么我国相当数 量人口的供热民生问题．就会得到解决。对于 局部区域（如一定范围的公共建筑或居民 区）．可以大力发展分布式能源系统。这种系 统．利用小型燃气发电机组（内燃机或小型燃 气轮机），一面发电．一面利用废气或冷却热 量通过热泵机组供热供冷。解决本区域的电、 热、冷需求。以上不同方式的电、热、冷联供， 既可以实现能源的梯级利用．又能够覆盖全 社会的供热需求。这种能源的梯级利用．应该 作为国家的基本国策 用法律形式固定下来。 在发电厂中．值的最大损失是在电站锅 炉。通常发电主蒸汽温度为５５０％左右。在锅 炉内，换热温差有１５００℃，炯的损失近５０％， 因此。提高发电厂的发电效率的主要技术措 施是提高发电主蒸汽的温度，但超高临界、超 超临界的发电机组其最高主蒸汽温度也只有 ６００％多度．发电效率也不能超过４０～４５％．受 限的主要因素是汽轮机材质的耐温程度 发 电效率的进一步提高．要有待于金属材料工 艺的更大进步 进一步提高电热冷联供的发电机组还有 燃气——蒸汽联合循环 通常以天然气为燃 料 压缩空气与天然气在燃烧室燃烧形成的 高温烟气（约１２００ １３５０ｏ（：）。进入涡轮机膨胀 作功发电 在燃汽轮机中排出的尾气进入余 热锅炉。产生的蒸汽在汽轮机中进一步发电。 如果燃料采用煤．则先经过增压气化装置产 生煤的裂化气．再做适当处理．如同天然气一 样．进入燃气轮机燃烧发电 这种以煤为燃料 的燃气——蒸汽联合循环称为ＩＧＣＣ 无论以 天然气为燃料．还是以煤为燃料。其燃气—— 蒸汽联合循环的高温烟气可达１０００￣Ｃ以上． 因此．发电效率都能在４０ ４５％左右 对于我 国．无论积极推广燃气的燃气一——蒸汽联合 循环还是大力研发燃煤的燃气——蒸汽联合 循环．都有很大的现实意义 ４大力研发煤、天然气的清洁燃烧 煤在燃烧过程．要排放大量的烟尘和颗 一．了一 区域供热２０１５．５期 粒物。煤主要成分是碳，燃烧过程要生成２．１ 倍重量的二氧化碳 煤一般含有０．１～２．０％的 硫．燃烧过程要生成二氧化硫气体排放至大 气．所有上述烟气生成物．都是产生雾霾的重 要因素 因此，燃煤将严重污染大气。天然气 由于是气体．容易与空气混合，通常燃烧效率 比较高。天然气主要成分是甲烷（ＣＨ ），碳的 含量远比煤少．因此二氧化硫的生成量．只是 燃煤的一半 因此．通常把天然气称作清洁燃 料 但必须了解．天然气的燃烧温度常常在 １３００￣Ｃ以上．此时会产生大量的氮氧化物 （ＮＯ ），这种气体的排放，同样是形成雾霾的 重要因素。因此，无论燃气还是燃煤，实现清 洁燃烧．都是非常重要的研发课题。 上世纪初至五十年代．英国伦敦、美国洛 杉矶都相继发生了严重的雾霾天气。两个城 市都为此发生过数百人的死亡事故。但是，经 过几十年的大气治污．又重新换回了兰天白 云。他们治理雾霾的基本经验：一是高污染的 产业搬家（移向发展中国家）：二是实行煤改 气。近年来，随着我国经济的高速发展，也同 样出现了严重的雾霾天气 摆在我国面前的 是如何正确借鉴国外的可行经验 高污染企 业向国外搬家．显然不现实 目前我国主要采 取的是煤改气 但这几年的实践证明．我国在 煤改气的政策中．实际上存在两个误区：一是 缺乏数量上的整体规划 我国是个多煤少气 的国家．不可能全国的供热都搞煤改气。就算 从国外进口天然气（包括液体天然气ｌｎｇ），一 年以４０００亿ｍ 计算。也只能满足４０个北京 市（一年１００亿ｍｓ用气量）的用气量。全国中 小城镇加起来，一百个北京市都打不住。如果 在全国范围内．盲目推广煤改气．一但发生 “气荒”．就会犯下灾难性的错误。二是没有重 视天然气的清洁燃烧。有些决策者．以为只要 煤改气．大气治污的问题就会迎刃而解．因 此在执行中．放松了对燃气的排放标准的 严格控制（前些年．我国的排放标准始终 ≥１００ｍｇ／ｍ３）。结果，一个奇怪的现象在北京 一 一 出现了：２００８年，北京首钢尚未完全搬家，北 京热电厂仍然全部烧煤．但大气仍然达到了 二级标准．顺利完成了北京奥运。可几年以后 的现在．首钢完成了彻底搬迁，北京几乎所有 的供热热源．全部实现了煤改气，结果北京出 现了史无前例的严重雾霾 这种沉痛的教训， 再次告诉我们．即使烧天然气．也必须立足于 清洁燃烧 在国外．利用降氮燃烧技术，是使煤改气 政策获得成功的关键技术。我国在推广煤改 气的过程中．必须认真学习国外的先进经验。 研究表明．天然气在预燃阶段以及火焰的前、 中段燃烧温度一般在８００￣２以下．氮氧化物 （ＮＯ ）生成量很少，只是在火焰的尾端，燃烧 温度在１３００＇Ｃ以上．此时燃烧温度愈高，氮氧 化物的生成量成指数关系直线上升。因此降 低火焰尾部的燃烧温度是降氮技术的关键。 目前比较成熟的技术是分段燃烧或烟气回 抽 分段燃烧。是在火焰的前、中、尾端分别送 入空气过量系数为０．７、０．９和１．２，通过控制 空气量达到降低燃烧温度进而减少氮氧化物 生成量的目的 烟气回抽是将降温后的部分 烟气抽送入火焰尾部．其目的仍然是降低燃 气燃烧温度．进而降低氮氧化物的生成量。为 了提高降氮效果．常将两种技术措施联合使 用 天然气燃烧过程．会有大量的水蒸汽产 生．一种新的建议，利用尾部蒸汽冷凝水，回 抽送人火焰尾部，同样可以达到降氮的目的。 由于水的汽化潜热比较大．降低燃烧温度的 效果会更显著。前些时．有的单位，采用了上 述技术．氮氧化物的排放量达到了４４ｍｇ／ｍ，。 可见．这项技术有很好的发展前景。 我国是产煤大国．２０～３Ｏ年内．要改变以 煤为主的能源结构．是比较困难的。在供热行 业．试图１００％的实现煤改气也是不现实的。 因此．在我国环境的改善．在加大天然气清洁 燃烧的同时．还必须下决心进行煤的清洁燃 烧技术的研发 过去我们对于煤的清洁燃烧， 重点放在烟尘和二氧化硫的排放的限制上。 现在看来是不够的．烧煤也必须控制氮氧化 物的排放（即脱硝）。对于脱硝技术，目前主要 是在炉内喷人氨和尿素．通过催化或非催化 还原反应，使氮氧化物还原为氮和水。对于煤 的脱硫．目前已有多种方法．但还不尽如人 意，必须继续加大研发的力度。炉内脱硫．多 用于循环流化床锅炉。实践表明：在实验研究 阶段效果较好．但在实际工程应用中．效果并 不理想 主要原因是在燃烧现场。煤粉与石灰 粉难以混合均匀。进而影响了脱硫效果。现 在，在供热行业．已经成功研制了煤粉锅炉， 燃烧效率可达９２％，很有发展前途。如果在制 粉工艺过程．加入石灰粉．就可在制粉的同时 完成脱硫任务 由于在制粉过程．煤粉与石灰 粉能得到充分混合．其脱硫效率一定会明显 提高 目前．通行的脱硫方法是湿式脱硫法。 为了提高脱硫效果．常常加大石灰水的循环 量和喷淋强度．其结果是在烟气的排放中增 加了硫酸钙的粉尘含量．使脱硫设备变成了 新的雾霾发生器 所有这些问题．促使我们在 煤、天然气的清洁燃烧研发中，必须在技术上 要有新思路，新创新。当前人们比较关注利用 热泵进行烟气的余热回收．并且取得了不错 的效果。如果我们大胆设想，利用化工行业的 液态二氧化碳的低温分离技术以及塔板设 备，就可同时实现脱硫、脱硝以及余热回收等 多种功能。使锅炉烟气变成常温空气．这种清 洁排放的新常态不是没有可能 在新近人大 会上，国家能源局印发了《关于促进煤碳安全 绿色开发和清洁高效利用的意见》。这预示着 化石燃料的清洁燃烧．已成为国家的重大战 略举措．从而增强了我们在这方面进行研发 的信心与决心。 必须承认．所谓新型清洁能源．应该是在 其放能的全过程，实现污染物的零排放 因 此，煤、天然气只要真正实现了清洁燃烧，它 们同样可以跻身于清洁能源的行列 ５未来供热的主要热源应是工业余热 我国工业能耗占全国总能耗的７０％ 如 区域供热２０１５．５期 果按世界发达国家的能效５０％考虑．我国工 业余热将是全国供热能耗的３．５倍（供热能耗 按全国总能耗的１０％计算）。如果全国的平均 能效按３０％考虑．则全国工业余热也有全国 供热能耗的２倍。因此，从数量上计算。未来 供热的主要热源应由工业余热来承担是可能 的 当然这还是一种设想．真正操作起来难度 很大。首先。难在管理体制上，我国重要的工 业企业．多数为央企。个个都是条块分隔的 “独立王国”．要打破这种格局．有赖于全国的 反腐、反垄断，以及体制的深化改革。 这里．只就技术层面分析．主要的困难是 两点，一是远离城市中心：二是多数品位较低 （温度在３０～４０℃之间）。难以直接利用。因此。 要使工业余热应用于供热工程成为可能．必 须在技术上要有重大革新 当下正在进行的 是长输供热管线的技术研发。目前，我国正在 山西、河北和山东等省市进行试点研究。如果 单从技术角度考虑．是完全可行的。现在需要 着重进行经济效益的研究．除了考虑工业余 热费用的提高外．还应计算大气治理的成本． 这样分析才是合理的 要彻底解决远距离输送和低品位的问 题．最根本的技术措施是对热泵进行工艺上 的重大革新 通常的热泵．无论是电热泵还是 热热泵（溴化锂吸收式制冷机），都存在某些 局限性．无法同时承担能量远距离输送以及 品位提升的功能 从工艺上说．现在热泵的四 个热力过程，即蒸发、冷凝、压缩和节流，是作 为一个整体．组装成一台机器．难以实现远距 离蓄热（冷）、放热（冷）功能。对于电热泵，现 在的制冷工质——氟里昂以及无氟的替代制 冷工质，或者破坏臭氧层，成为淘汰物质；或 者是温室气体，都不是理想产品。对于热热 泵．溴化锂溶液浓度在５６％至６２％之间，否则 结晶，难以工作。由于浓度变化范围过窄．导 致发生器的加热温度必须在９Ｏ℃以上．直接 影响了制冷效率 为克服现有热泵的上述缺陷．选择更理 一 一 区域供热２０１５．５期 想的制冷工质就显得尤为重要 经过反复比 ７．４倍（Ｒ２２的ｑｖ＝２０９９．０ｋＪ／ｍ ）；其液态比热 Ｃ。＝１２５．２ｋＪ／（ｋｇ・Ｋ），是水的２９．９倍（水的比热 Ｃ。＝４．１８６ｋＪ／（ｋｇ・Ｋ））；在一４０％下，其液态黏度 是５￣Ｃ水的１／８．即使在较低的流速下．也可形 较．笔者认为采用液态二氧化碳作为新的制 冷工质．将有很大的发展前途。提起二氧化碳 作为制冷工质．其实并不是新的创想。早在利 用氟里昂之前，前人早就研究过了。由于二氧 化碳的临界（在临界点汽相、液相合一）压力 过高（大于７．２ＭＰａ），临界温度过低（３１．１℃）， 整个制冷过程是在跨临界循环下运行。因此 制冷机组的工作压力过高．出于安全考虑，以 成湍流流动．提高了传热性能。根据上述二氧 化碳的基本特性 我们应该按照扬长避短的 原则．尽量发挥其制冷能力强、蓄热能力大、 传热性能高、输送成本低的优势．将热泵的四 个热力过程，拆散了应用。 图１．给出了基本工艺原理图。在图１．Ａ 后被氟里昂等制冷工质代替。近年来，环保要 求将处于更重要的地位．因此．重新起用如二 氧化碳一类的天然制冷工质．已被愈来愈多 的业内人员所关注 中工业余热（以电厂汽轮机乏汽为例）由液态 ＣＯ （温度一４６．５℃，压力５．０ＭＰａ）冷却为冷凝 水，液态ＣＯ 则气化为１４．２℃的气态ＣＯ：。在 非供热、空调季，该气态ＣＯ 直接进入膨胀机 发电。在供热、空调季，则气态ＣＯ：进人气液 换热器，由温度更低（如一５３℃）的液态ＣＯ 冷 却为液态．重新冷却工业余热。在气液换热器 中一５３℃的液态ＣＯ 吸收气态ＣＯ：的气化潜 热后．被加热ｇｇ＋１４．２℃（压力为５．０ＭＰａ），或 由罐装运输或通过长距离输送至供热、空调 汽ｃ０２（一７８．１Ｔ，ｏ．１ＭＰａ） 个 二氧化碳作制冷工质．有独特的优点。首 先．它是地球生物圈的组成物质之一，具有无 毒、无臭、无污染、不爆、不燃、不腐蚀，对大气 臭氧无损害（ＯＤＰ＝０），温室气体指数只有 ＧＷＰ：１（氟里昂及其替代物ＧＷＰ都在９３～ １９００之间）。它还具有优良的热物理性质：容 积制冷能力ｑｖ＝１５４２９．２ｋＪ／ｍ３，是氟里昂Ｒ２２的 汽轮机 冷凝器 冷凝水 （Ａ） 电上网 １＼ 冰蓄冷器（Ｂ） 图ｌ 以ＣＯ 为热泵供质时工业余热在供热空调中应用原理图 所在的冷热源 图１Ｂ给出了液态ＣＯ 储存工业余热后． 在冷、热源处制备供热量、供冷量的工艺过 程。经罐装、管道输送至冷、热源的＋１４．２℃的 液态Ｃ０ ，在气液换热器中将被加热侧的液态 ＣＯ 气化为气态。再经膨胀机发电。冬季，经电 锅炉制备供热。夏季，多余的发电量上网，从 膨胀机尾部出来的未被气化的低温液态ＣＯ，． 在冰蓄冷器中制冰，供空调使用。 在利用ＣＯ，作热泵工质．进行工业余热 供热供冷过程中，回避了ＣＯ 在气态下，压力 过高、温度过低（临界温度为３１．１℃。ｆ临界压 力为７．２ＭＰａ）弱点，着重利用其气化潜热大、 制冷能力强、蓄热能力多以及黏滞系数小，传 热性能高等特点。例如．一台３００ｂｌＷ的发电 机组。冷却汽轮机乏汽汽量５６０ｔ／ｈ．需要冷却 循环水量为６２０００ｔ／ｈ ｆ温差从２５℃升为 ３０℃），如果采用液态ＣＯ ，只需５ｌＯＯｔ／ｈ（温度 从一４６．５℃提升至１４．２℃．温升６０．７℃）即可。 上述工艺流程，只是基本原理．具体细节 还需进一步深化。当然，还有液态ＣＯ 的制备 问题．这就须要跨行业的协作。 ６采用全网分布式输配系统替代传统 的输配系统 传统的供热输配系统是在热源处设置大 的循环水泵．同时完成热源、外网和热用户的 循环功能。这种传统的输配系统．造成热源近 端的热用户形成过多的资用压头．以及发生严 重的水力失调和冷热不均现象。因此．传统循 环水泵的设置不当．是导致供热系统供热效果 不好、供热系统能效不高的根本原因。未来供 热技术，在输配方式上的发展方向．应该采用 全网分布式输配系统替代传统的输配系统 全网分布式输配系统．只在热源处设置 一个小的热源循环泵．负责热源内部的水力 循环，同时在系统末端。包括热力站．楼栋人 口和每户室内系统皆安装分布式循环泵 由 于户用分布式循环泵，其功率小、噪音低、可 调速、能计量，宜采用齿轮微型泵。其它系统 区域供热２０１５．５期 末端循环仍采用通常的离心水泵 分布式输配系统的技术特点与传统循环 泵的输送特点不同．后者是使载热体“推着 走”，而前者则是“抽着走”．反映在水压图上 是。后者的供水压力始终高于回水压力：而前 者则是供水压力始终小于回水压力 因此．必 然形成零压差汇交点。分布式输配系统．由于 具有“抽着走”的特点，因此，各循环环路中． 循环水泵所提供的电功率．正好等于所在环 路的输送电耗．不存在过多资用压头引起的 无效电耗．这是分布式输配系统之所以节电 的根本原因 分布式输配系统在连接方式上．具有更大 的灵活性。可以采用混合式连接方式．即在一 个系统中，能同时采用简单直连，混水直连和 间接连接方式。根据工程的实际情况．各种连 接方式可以按不同的比例组合 分布式输配系 统。应用于多热源环网联供．具有更明显的优 越性。热源循环泵的基本功能．是在主环网建 立一定的资用压头，使主环网成：为储水、储热 的装置。各系统末端（热力站、楼栋人口、各热 用户室内系统）的需水量、需热量都通过各自 的分布式循环水泵向主环网抽取获得 很显 然，分布式输配系统，应用于多热源环网联供， 将使供热系统的设计、运行得到大大的简化。 有很大的现实意义。另外，分布式输配系统，利 用循环水泵在配置上的灵活性．可以妥善解决 地形高差，高、低层直连等复杂工况问题。总 之．分布式输配系统．是供热技术在工艺上的 一项重大革新．如果能得到全面推广应用．供 热的技术水平．一定会有一个明显的提升。 ６．１解决水力失调、消除冷热不均的最 优方式 至今困扰供热行业的最大难题．仍然是 系统的水力失调、冷热不均问题。它不但直接 影响供热效果．而且制约了供热系统热效的 提高．以及完成节能减排的历史重任 长期以 来，为了解决上述难题，国内外，不是采取“大 流量小温差”运行方式，就是（下转第２１页） 一７一 区域供热２０１５．５期 实验研究［Ｄ］．上海交通大学，１９９８． ［３］Ｊ．Ｔ．Ｒｏｇｅｒｓ，Ｓ．Ｓ．Ｇｏｉｎｄｉ，Ｍ．Ｌａｍａｒｉ，Ｔｕｒｂｕｌｅｎｔ ｆａｌｌｉｎｇ ｉｆｌｍ ｆｌｏｗ ａｎｄ ｈｅａｔ ｔｒａｎｓｆｅｒ ｏｎ ｈｏｆｉｚｏｎｔＭ ｔｕｂｅ， Ｐｒｏｃｅｅｄｉｎｇｓ ｏｆ ｔｈｅ ｎａｔｉｏｎａｌ ｈｅａｔ ｔｒａｎｓｆｅｒ ［８］Ｖ．Ｓｅｍａｓ，Ｈｅａｔ ｔｒａｎｓｆｅｒ ｃｏｒｒｅｌａｔｉｏｎ ｆｏｒ ｓｕｂｃｏｏｌｅｄ ｗａｔｅｒ ｆｉｌｍ ｓｏｎ ｈｏｒｉｚｏｎｔ￣ｔｕｂｅｓ．Ｊ Ｈｅａｔ Ｔｒａｎｓｆｅｒ １０１ （１９７９）１７６－１７８． ［９］Ｗ．Ｍ．Ｒｏｈｓｅｎｏｗ，Ａ ｍｅｔｈｏｄ ｏｆ ｃｏｒｒｅｌａｔｉｎｇ ｈｅａｔ ｔｒａｎｓｆｅｒ ｄａｔａ ｆｏｒ ｓｕｒｆａｃｅ ｂｏｉｌｉｎｇ ｌｉｑｕｉｄｓ，Ｊ Ｈｅａｔ ｃｏｎｆｅｒｅｎｃｅ，Ｐｏｒｔｌａｎｄ，ｖｏ１．１２ １９９５［ＡＳＭＥ ＨＴＤ—ｖｏ１． ３１４］，ｐ．３—１２． ［４］Ｍ．－Ｃ．Ｃｈｙｕ，Ａ．Ｅ．Ｂｅｒｇｌｅｓ，Ｈｏｒｉｚｏｎｔａｌ－ｔｕｂｅ ｆａｌｌｉｎｇ－ ｉｆｌｍ ｅｖａｐｏｒａｔｉｏｎ ｗｉｔｈ ｓｔｒｕｃｔｕｒｅｄ Ｓｕｒｆａｃｅｓ，Ｊ Ｈｅａｔ Ｔｒａｎｓｆｅｒ １１１（１９８９）５１８－５２４． Ｔｒａｎｓｆｅｒ ７４（１９５２）９６９—９７６． ［１０］Ｗ．Ｈ．Ｐａｒｋｅｎ，Ｌ．Ｓ．Ｆｌｅｔｃｈｅｒ，Ｖ． Ｓｅｍａｓ， Ｊ．Ｃ．Ｈａｎ， Ｈｅａｔ ｔｒａｎｓｆｅｒ ｔｈｒｏｕｇｈ ｆａｌｌｉｎｇ ｆｉｌｍ ｅｖａｐｏｒａｔｉｏｎ ａｎｄ ｂｏｉｌｉｎｇ ｏｎ ｈｏｒｉｚｏｎｔａ１ ｔｕｂｅｓ．Ｊ Ｈｅａｔ Ｔｍｎｓｆｅｒ ｌｌ２ 『５］路作龙．污水源热泵系统中淋激式换热器换热性 能的研究．［Ｄ］．北京建筑大学，２０１４． 『６］宋艳．污水源热泵中多级淋激式换热器的设计及系 统模拟．哈尔滨工业大学硕士学位论文．２００４：２３ ４ ［７］Ｙ．Ｆｕｊｉｔａ，Ｍ．Ｔｓｕｔｓｕｉ，Ｅｖａｐｏｒａｔｉｏｎ ｈｅａｔ ｔｒａｎｓｆｅｒ ｏｆ ｆａｌｌｉｎｇ ｉｆｌｍｓ ｏｎ ｈｏｒｉｚｏｎｔＭ ｔｕｂｅ．Ｐａｒｔ ２．Ｅｘｐｅｒｉｍｅｎｔａｌ （１９９０）７４４—７５０． ［１１］Ｘ．Ｈｕ，Ａ．Ｍ．Ｊａｃｏｂｉ， １’ｈｅ ｉｎｔｅｒｔｕｂｅ ｆａｌｌｉｎｇ ｉｆｌｍ．Ｐａｒｔ ２．Ｍｏｄｅ ｅｆｆｅｃｔｓ ｏｎ ｓｅｎｓｉｂｌｅ ｈｅａｔ ｔｒａｎｓｆｅｒ ｔｏ ａ ｆａｌｌｉｎｇ ｌｉｑｕｉｄ ｉｆｌｍ，Ｊ Ｈｅａｔ Ｔｒａｎｓｆｅｒ １１８（１９９６）６２６—６３３． ［１２］ＧｉｍｂｕｔｉｓＧＪ．ＨｅａｔＴｒａｎｓｆｅｒｉｎＦｉｌｍ ＨｅａｔＥｘｃｈａｎｇｅｒｓ ［Ａ１．Ｐｒｏｃ．１４ｔｈ Ｉｍ．Ｃｏｎｇｒｅｓｓ ｏｆ Ｒｅｆｉｒｇｅｒａｔｉｏｎ［Ｃ］． Ｍｏｓｃｏｗ，１９７５，（２）：１－７． ｓｔｕｄｙ，Ｈｅａｔ Ｔｍｎ８ｆｅｒ—Ｊｐｎ Ｒｅｓ ２４（１９９５）１７—３１． Ｊ ｎ“ ．址．驰 “ ．址 ．‘ｌ上． ．址 址．址．址 （上接第７页）研发各种类型的调节阀．通过 节流方式进行流量调节。但所有这些方法．都 只是治标，没有治本。只有彻底改变传统循环 水泵的设置方法．才能从根本上解决问题。采 用分布式输配系统以后．不但从根本上消除 了造成水力失调的根源．而且依靠有源式流 量调节（靠变速水泵调节流量）代替节流式流 量调节（靠调节阀调流量）．不但可以消除节 流引起的电耗．而且通过自动控制的变速水 泵，实现“自助餐式”水量、热量调节．这是从 根本上解决水力失调、消除冷热不均的最优 方式。 节．实现零过热量。由此可见，推广分布式输 配系统是实现三零目标的必由之路 ６．３推广供热计量技术的最佳途径 我国推广供热计量技术已有十多年的历 史．但至今．并不尽如人意。原因很多。单从技 术角度考虑．主要是热量分摊技术尚不完善。 目前．正在推广的几种热量分摊方法，如热表 法、分配计法、流温法，时间面积通断法以及 温度面积法等．都不能同时解决系统调节问 题．进而也不可能实现室温达标的目的 因此 不能普遍被社会认可 这是推广遇到各种阻 力的真正原因 如果把实现全网分布式输配 ６．２实现三零（零节流、零过流量、零过 热量）目标的必由之路 我国供热系统目前的平均能效约３０％左 右。其中最大的能源浪费．主要发生在水力失 调、冷热不均以及节流损失上，约占系统总热 系统作为推广供热计量技术的最佳途径，则 情况会全然不同。基本技术思路是以微型容 积泵为主．配以功能齐全的控制器，组成全网 分布式输配系统的末端装置．称为分户供暖 计量调控装置．作为供暖家用电器．安装在室 能的２０～３０％。要使我国供热系统能效提高到 ６０～７Ｏ％，最大的挖掘潜力是实现三零目标： 用水泵调流量．代替调节阀调流量．实现零节 流：用调速水泵进行系统变流量调节——按 设计流量的５０～１００％完成最佳流量调节．实 现零过流量：按热用户需热量进行供热量调 内供暖系统入口处．代替现有的各种供热计 量装置（取消热量表、温控阀）。该微型容积泵 可调可控可计量，又噪音低、功率小、运行可 靠。在系统运行期间，能同时完成系统调节、 室温控制、热量分摊与计量收费四个功能。因 此．这是推广供热计量技术的最佳途径 一２，一
