在全球积极应对气候变化、大力推进节能减排的大背景下,供热领域正经历着一场深刻的变革。传统供热方式,如燃煤、燃气供热,不仅消耗大量的化石能源,导致资源日益紧张,还带来了严重的环境污染问题,对空气质量和生态平衡造成了负面影响。随着科技的不断进步,一系列新型供热方式应运而生,为解决供热需求与环保、能源可持续发展之间的矛盾提供了创新的解决方案。这些新型供热方式,涵盖了从利用可再生能源到挖掘工业余热等多个领域,展现出高效、清洁、可持续的显著优势,正逐步改变着人们的供热方式和生活质量。
长距离余热供暖:突破供热半径的局限
在传统供热理念中,供热半径通常被限制在 20 公里以内,这主要是考虑到热能在传输过程中的损耗以及成本效益问题。随着城镇化进程的加速,城市规模不断扩张,人口和建筑面积持续增长,用热需求急剧攀升;而另一方面,热源建设受到土地资源紧张、环保标准提高等多种因素的制约,城市周边热源资源愈发有限,供热缺口日益凸显。
长距离余热供暖技术的出现,为这一难题提供了有效的解决途径。我国北方地区余热资源极为丰富,众多火电机组以及钢铁厂、化工厂等工业企业排放出大量的余热。据测算,在 100 公里半径范围内,70% 的需热侧能够找到合适的热源,200 公里半径内可实现供需平衡。以大唐托克托发电厂至呼和浩特长输供热项目为例,其一期工程的供热主管道总输送长度达 105 公里,成功打破国内长距离供热纪录,有效改善了呼和浩特市城区热源单一、热电联产比例较低的状况。
大温差长距离余热供暖技术是实现长距离供热的核心技术之一。传统热网对出水和回水温度要求严格,且两者温差较小,导致热量在抵达目的地时可释放的能量有限。借助大温差技术,热网回水温度能够从通常的 60 摄氏度左右降低到 20 摄氏度左右,显著提升了长距离输热能力,大幅降低了输热成本。与新建热源项目相比,长距离供暖可充分利用存量热源资源,避免重复建设,节约投资成本。而且,大型热电供暖相较于小型燃煤锅炉供暖,在环保性和能源利用效率方面更具优势,减少了化石能源消耗,降低了污染物排放。不过,推广长距离输热项目需要一定规模的供暖面积来保障经济性,一般在中心城市或地级市,供热面积达千万平方米以上,长输供热才具备较好的经济性。
地热能供热:挖掘地下深处的温暖
地热能作为一种储量丰富、分布广泛的可再生能源,具有环保、经济等诸多优点。中深层地热能清洁供热技术便是近年来备受关注的新型供热方式。在西咸新区沣西新城,这项技术得到了广泛应用,使其成为陕西省唯一的中深层地热能建筑供热示范区。
该技术的原理是通过钻机向地下 2 千米至 3 千米深处钻孔,在钻孔中安装封闭的金属套管换热器,利用换热介质将地下热能导出,再通过地面热泵机组和输配系统为地面建筑物供热。经长期监测和科学论证,中深层地热能清洁供热技术具有取热持续稳定、地温恢复快、环境影响低的特点。实测数据显示,该技术比传统供暖技术节能 30% 以上,以 2000 万平方米建筑为例,一个采暖季相比燃煤锅炉供热,可代替标准煤约 32 万吨,减少大量二氧化碳、二氧化硫、氮氧化物和粉尘排放,节能减排效果显著。
这种供热技术在空间和时间上具有很强的灵活性。它无需敷设长距离的城市集中供热输送管网,可根据项目或小区的供暖需求就近钻孔建设供热系统,避免了因集中热源厂或管网问题影响整片区域供暖的情况。此外,沣西能源公司还提供直管到户、服务到户的贴心服务,供暖季服务热线 24 小时开通,接到群众反馈后半小时内上门解决问题,非供暖季则对设备进行全面检查维修和保养。目前,该技术已在沣西新城的多个居民小区、写字楼、学校、商业综合体等推广应用,累计规模达 2600 余万平方米,并成功向河南、京津冀等地区拓展,为全国提供了可复制的清洁供热发展模式。
地源热泵供热:利用大地的能量
地源热泵供热是一种利用地下浅层地热资源进行供热和制冷的高效节能技术。其工作原理是通过地下埋管换热器,在冬季将土壤中的热量吸收并传递给建筑物,实现供暖;在夏季则将建筑物中的热量转移到土壤中,实现制冷。这种技术具有显著的节能优势,通常每输入 1 度电,可供应 3 至 8 度电对应的热量。
在北京城市副中心,地源热泵供热技术得到了广泛应用。城市绿心森林公园内的图书馆、剧院、博物馆三大建筑,采用了 “地源热泵 + 燃气锅炉 + 冷水机组 + 水蓄能” 的绿色能源系统,热源来自地下 150 米的可再生地热。该系统不仅能够满足三大建筑约 60 万平方米空间的多种负荷需求,且可再生能源装机占设计热负荷的 76%。正式投运后,相较于传统供热方式,每年可减少大量二氧化碳、二氧化硫和氮氧化物排放,降低能耗折算标准煤 3800 吨,能源系统节能率约 45%。
除了三大建筑,城市绿心森林公园的配套建筑、副中心政务服务中心办事大厅、北投大厦、北京国际设计周永久会址等项目也都采用了地源热泵供热技术。这些项目在实现绿色供暖的同时,有效减少了碳排放,为城市的绿色发展做出了积极贡献。此外,副中心还积极开展中深层地热供暖试点示范,如 0701 街区的中深层水热型地热供暖项目,利用地下 3000 米深处的地热水资源,每年可减少二氧化碳排放 7650 吨,有力推动了副中心打造低碳高效、生态优美的绿色之城。
湖底热源供暖:创新利用自然能量
在河北邯郸馆陶县,一种独特的湖底热源供暖方式正在悄然改变着居民的供暖体验。馆陶南城公园观景湖约两米之下,埋设了长达 120 万米的管线。夏天,湖水经阳光照射储存大量热源,通过水泵使湖水在管线中循环流动,热量被存储到湖底专门的热量存储区域。当冬天来临,这些储存的热量便顺着供热管道输送到居民小区。
这种湖底热源供暖方式如同一个高效的热量 “搬运工”,具有出色的环保和节能效益。与传统供暖相比,每年可节省标准煤 1.476 万吨,减少二氧化碳排放 3.68 万吨。居民们切实感受到了这种供暖方式的优越性,室内温度相比以往更高,且没有传统供暖带来的烟雾和异味,生活环境得到了显著改善。馆陶县通过借助丰富的河水载体储存太阳热能,全力打造 “零碳” 供热,推动储热供暖向智慧化、零碳化、持续化、经济化方向发展,为新型供热方式的探索提供了创新范例。
新型供热方式的不断涌现,为供热领域带来了新的生机与活力。长距离余热供暖突破了供热半径的限制,实现了热源的优化配置;地热能供热和地源热泵供热充分利用地下热能,具有高效、清洁、稳定的特点;湖底热源供暖则巧妙地利用自然能量,开辟了零碳供热的新途径。这些新型供热方式在提高能源利用效率、减少环境污染、保障能源安全等方面发挥着重要作用,为实现 “双碳” 目标、建设美丽家园提供了有力支撑。随着技术的不断进步和完善,相信在未来,新型供热方式将得到更广泛的应用,为人们带来更加温暖、舒适、环保的生活。