供熱是為建筑業(yè)創(chuàng)造舒適環(huán)境，為工業(yè)生產(chǎn)創(chuàng)造合適條件的服務(wù)部門。它要消耗大量的能源 ，據(jù)統(tǒng)計(jì)，三北地區(qū)采暖耗能約占全年總能耗的13%，北京市冬季采暖年用煤量600萬噸～70 0萬噸，約占全年總能耗3000萬噸的20～23%。1995年，我國燃煤排放CO25～6億噸，排放S O22000萬噸，排放煙塵1700萬噸，它是現(xiàn)今城鎮(zhèn)最大的環(huán)境污染源。城鎮(zhèn)集中供熱全年收 費(fèi)收益可達(dá)121.5億元。由此可見，供熱是與能源和環(huán)境緊密相連的行業(yè)。

可持續(xù)發(fā)展的目的是發(fā)展，但當(dāng)前的發(fā)展一定要把節(jié)約資源，保護(hù)環(huán)境放到重要位置，以保 證將來的發(fā)展。隨著經(jīng)濟(jì)的迅速發(fā)展和人民生活水平的不斷提高，供熱的發(fā)展速度將更快。 因此，供熱的節(jié)能，供熱的環(huán)境保護(hù)，供熱的降低成本和供熱的提高效益等可持續(xù)發(fā)展問題 已成為供熱行業(yè)首要解決的問題。

一、燃煤的集中供熱方式與多種能源供熱方式的結(jié)合

1.現(xiàn)階段我國城鎮(zhèn)供熱仍以燃煤的集中供熱方式為主。

它是由以下因素決定的：

(1).能源結(jié)構(gòu)，不論是現(xiàn)在，還是將來，煤約占我國總能源構(gòu)成的3/4。1995年我 國煤炭在一次能源生產(chǎn)和消費(fèi)結(jié)構(gòu)中約占75%，石油約占17%，水電占6%，天然氣1.8%。這種 能源結(jié)構(gòu)決定了供熱以燃煤為主。燃煤供熱方式中，較經(jīng)濟(jì)、較節(jié)能、環(huán)保效益較好的方式 是集中供熱方式。(2).居民用能消費(fèi)結(jié)構(gòu)居民能源消費(fèi)量隨著其生活質(zhì)量的提高而增長 ，兩者關(guān)系十分密切。居民生活用能的范圍包括照明、家電、炊事、采暖、空調(diào)和生活熱水 等。北京住宅不同用途用熱量的比例大致為采暖44.4～55.6%，空調(diào)16.9～10.6%，生活熱水 23.9～15.2%，炊事8.1～10.1%，家電、照明等6.7～8.5%。住宅能源消耗分為三個過程。

①.電力過程：照明、家電等。

②.高溫過程：炊事。

③.中低溫過程：采暖、制冷和生活熱水等。對于電力過程，沒有其它合適的替代能源，只 能用電。而高溫過程和中低溫過程的能源種類及供應(yīng)方式是可以選擇的，它們與能源開采， 能源轉(zhuǎn)換，城市環(huán)境，居民的收入密切相關(guān)。近年來，城市對大氣環(huán)境質(zhì)量的要求不斷提高 ，居民用能品種構(gòu)成也發(fā)生了很大變化，上海市1986年煤炭占71.66%，電力占12.15%，煤氣 占16.06%，而到1991年，上述的比例分別變成57.8%、20.94%和20.83%。北京市的變化見表1 。

終端能源消費(fèi)結(jié)構(gòu)

表1

種類 1990年(%) 2000年(%) 2010年(%)

煤炭 47.11 34.37 24.74

輕油 7.53 10.48 12.36

天然氣 2.51 3.66 6.44

電力 25.93 32.56 38.11

從表1可知，以煤為主的燃料結(jié)構(gòu)，正在逐步得到改善，天然氣是潔凈能源，但“以氣代煤 ”面臨的問題①.改造資金不易落實(shí)。②.天然氣價格過高，1.8元/Nm3約為煤的4～5倍 。③.天然氣供氣量不夠。北京市公用局提供的居民采暖天然氣年用氣總量為26.10億m3( 見表2)。居民生活(做飯)年用氣量為8.32億m3(見表3)。

北京市居民采暖天然氣用氣總量

表2

供熱方式 面積 小時供暖量 年供暖量 供暖效率因素 折天然氣量

單位 萬平方米 吉焦 吉焦 % 億立方米

城市集中供暖 3250 5443 15826104 80% 0.00

集中鍋爐供暖 4000 6699 19468620 85% 6.51

分散小鍋爐采暖 10250 17166 49864788 82% 17.29

小煤爐采暖 1500 2512 7285032 90% 2.30

總計(jì) 19000 31820 92444544 26.1

北京市居民生活(做飯)天然氣用氣總量分析

表3

項(xiàng)目 單位 1995年 2000年 2005年 2010年

人口 萬人 1251 1267 1283 1300

家庭 萬戶 393 398 403 408

居民用氣量熱值 萬百萬大卡/年 28177164 28512108 28888920 29307600

折天然氣量 億立方米 8.01 8.11 8.21 8.32

天然氣供氣量 億立方米/年 1.5 3.08 8.21 8.32

天然氣供氣率 % 18.73 37.98 100.00 100.00



而實(shí)際供給北京市的天然氣總量2000年約為10億m3(最多替代200萬噸煤)遠(yuǎn)低于上述數(shù)據(jù) 。因此，燃清潔能源天然氣，油的采暖方式，只能在有限的范圍內(nèi)發(fā)展。電采暖方式的發(fā)展 受到制約的因素更多。因此，在比較長的時間內(nèi)，燃煤的集中供熱方式仍是我國發(fā)展城市供 熱的主力軍。

(3).已建熱電廠、燃煤集中供熱工程為今后城市供熱的發(fā)展打下了堅(jiān)實(shí)的基礎(chǔ)。

經(jīng)過約20年的努力，我國城市集中供熱已具備一定的規(guī)模。至1998年有286個城市有集中供熱設(shè)施，供熱面積達(dá)8.6億m2，供熱管網(wǎng)約為3.5萬公里。已占華北、東北、西北、山東、 河南等采暖地區(qū)實(shí)有房屋面積319372萬m2；的1/4以上，其中住宅面積占60%以上，用熱人 口達(dá)3000多萬。作為城市基礎(chǔ)設(shè)施之一的城市集中供熱工程除了已有的供熱能力之外，還具有很大的潛力。如北京在充分發(fā)揮現(xiàn)有熱源和已立項(xiàng)建設(shè)熱源的供熱能力的條件下，就能新 增供熱面積的4000萬m2；制定合理供熱范圍，就能充分發(fā)揮已建213公里熱網(wǎng)的供熱能力 。從而既能盡快地滿足房屋建設(shè)迅速增長和人民生活水平不斷提高的需要，又能為改善城市 的大氣環(huán)境作出貢獻(xiàn)。

(4).科技進(jìn)步為城市燃用清潔煤創(chuàng)造了條件。

①.開發(fā)和推廣清潔煤技術(shù)。主要措施，嚴(yán)格限制高硫煤的開采和大力推行煤炭的選洗加工 。1995年我國含硫量大于3%的高硫煤的產(chǎn)量為9500多萬噸，為煤炭總產(chǎn)量的7%，但對全國二 氧化硫排放總量的貢獻(xiàn)率卻占25%。北京市經(jīng)委、市環(huán)保局等聯(lián)合發(fā)布了“關(guān)于全面推廣使 用低硫優(yōu)質(zhì)煤的通告”，徹底封殺高硫煤。煤炭經(jīng)過洗選加工，可以將里面的硫分、灰分大 部分去除，是解決燃煤污染的一個重要手段。

②.開發(fā)和推廣循環(huán)流化床鍋爐。這種鍋爐的最大優(yōu)勢是在燃燒過程中能有效的控制有害氣 體NOx和SO2的產(chǎn)生和排放(脫硫率可達(dá)90%)。

③.除塵技術(shù)和裝備制造。除塵技術(shù)和設(shè)備已向既除塵又脫硫的方向發(fā)展。

④.電廠脫硫技術(shù)及其成套裝備制造。目前采用的脫硫方法有簡易半干法，簡易溫法，爐內(nèi) 噴鈣尾部加濕和電子束脫硫工藝等。大幅度降低脫硫設(shè)備的造價，開發(fā)和推廣適合中國國情的脫硫工藝是當(dāng)前的主要任務(wù)。

2、有條件的重點(diǎn)城市，建立無燃煤區(qū)，采用清潔能源，如天然氣，液化石油氣、輕油和電等供熱方式，提高城市大氣環(huán)境質(zhì)量。

我國的大氣污染屬煤煙型污染，主要污染物是煙塵和二氧化硫，燃煤是形成我國大氣污染的主要原因。隨著國家對環(huán)保日益重視，推動了燃?xì)?、燃油、用電等清潔能源供熱方式的發(fā)展 。

隨著電力進(jìn)入買方市場，隨著熱泵技術(shù)的發(fā)展，有些地區(qū)開始用電采暖。目前，我國電力暫 時供大于求，但峰谷差越來越大，要發(fā)展用電供熱方式，就要求發(fā)展蓄熱(冷)裝置，增加用 電投資，在目前電價較高的條件下，用電供熱大多在南方地區(qū)，過渡地區(qū)，北方地區(qū)僅在10 月底，11月初或4月氣較候寒冷時采用。

燃天然氣不排放SO2，并比燃煤減少NOx45%，CO252%比燃油減少NOX63%，CO226% 。按照國際上采用的成本效率分析法，即把大氣污染濃度降到指標(biāo)水平的成本最低分析方法 ，發(fā)展天然氣供熱是一個可選擇的較佳的方案。由于我國天然氣探明程度較低，即使從國外 引進(jìn)，用于供熱的天然氣也是有限的，如北京2000年燃?xì)夤釤峄始s為11%，2010年約為28%。除此之外，燃天然氣供熱的熱價較高，用產(chǎn)的承受能力有限，也限制了它的發(fā)展。

在當(dāng)前城市集中供熱的發(fā)展速度低于房屋建設(shè)發(fā)展速度和低于城市化水平的速度條件下，燃天然氣供熱方式發(fā)展速度較快是不可避免的。

目前，已從國外引進(jìn)了許多類型的燃?xì)夤嵩O(shè)備，包括分戶采暖的壁掛式燃?xì)鈨捎脿t包括樓 棟式小鍋爐，包括直燃式溴化鋰制冷機(jī)和燃?xì)鉄犭娐?lián)產(chǎn)方式，起步較高，為用戶的選擇提供 了很大的范圍。

3、供熱商品化、市場化對集中供熱提出了更高的要求。

用戶對供熱的要求：安全、可靠、舒適、調(diào)節(jié)方便、維修方便，改變收費(fèi)方法。在計(jì)劃經(jīng)濟(jì) 體制下，民用采暖一直作為福利，采用按用熱面積計(jì)費(fèi)的收費(fèi)方法，這種方法既不利于節(jié)能 ，又給政府財(cái)政帶來了沉重的負(fù)擔(dān)，還出現(xiàn)了熱費(fèi)收繳難的問題。對于集中供熱來說，正在 逐步建立和完善對供熱用戶計(jì)量收費(fèi)制度，積極開發(fā)熱量表和溫控閥。以滿足用戶的要求。

城市集中供熱對我國能源的綜合利用，節(jié)約能源，改善城市大氣環(huán)境，提高人民生活水平有 重要的作用，對供熱的可持續(xù)發(fā)展具有舉足輕重的作用。

二、可持續(xù)發(fā)展與供熱技術(shù)的進(jìn)步

1.可持續(xù)發(fā)展

當(dāng)前，我國的能源形勢十分嚴(yán)峻，主要表現(xiàn)如下，能源年增長約4%，不能滿足國民 經(jīng)濟(jì)年增長8%～10%的要求：能源缺口大。2000年約缺能4.6～5.4億噸標(biāo)煤，2010年缺能8% ，2050年缺能24%；節(jié)能任務(wù)重，通過調(diào)整產(chǎn)業(yè)結(jié)構(gòu)，產(chǎn)品結(jié)構(gòu)，貫徹執(zhí)行節(jié)能措施，2000 年節(jié)能5～7萬噸標(biāo)煤，2010年約為8億噸標(biāo)煤，2050年約為17億噸標(biāo)煤。由此可見，節(jié)能是 實(shí)現(xiàn)可持續(xù)發(fā)展戰(zhàn)略的最有效、最經(jīng)濟(jì)的途徑。目前，我國城市環(huán)境污染嚴(yán)重，約有57%的 城市總懸浮微粒超過國家限制值 ；約有48個城市SO2濃度超過國家二級排放標(biāo)準(zhǔn)；約有82 %的城市出現(xiàn)酸雨。能效低，能源浪費(fèi)，環(huán)境惡化與可持續(xù)發(fā)展極不相稱，只有貫徹執(zhí)行可 持續(xù)發(fā)展的重大戰(zhàn)略，才能使經(jīng)濟(jì)建設(shè)、人口、資源、環(huán)境相協(xié)調(diào)，才能實(shí)現(xiàn)良性循環(huán)。

2、提高供熱系統(tǒng)能效，降低能耗，降低造價是供熱行業(yè)當(dāng)前的主要任務(wù)。 城市民用建筑快速發(fā)展，建筑能源消費(fèi)增長迅速。1996～2000年，全國城鎮(zhèn)新建住宅面積 共12億m2，年均2.4億m2；2000～2010年，新建住宅33.5億m2，年均3.35億m2。采 暖能耗約占總能耗的13%，與發(fā)達(dá)國家建筑能耗占總能耗的40%相距甚遠(yuǎn)。隨著我國經(jīng)濟(jì)的發(fā) 展人民生活水平必將朝著住房舒適化、生活現(xiàn)代化、娛樂多樣化目標(biāo)發(fā)展，建筑能耗的比重 將不斷增長。

近幾年來，集中供熱一直在貫徹執(zhí)行2000年技術(shù)進(jìn)步發(fā)展規(guī)劃，技術(shù)上、管理上、取得了很 大的進(jìn)步，但與國際先進(jìn)水平比，仍存在技術(shù)水平偏低的現(xiàn)象。主要表現(xiàn)在：熱源廠供熱效 率不太高，如熱電廠平均供熱標(biāo)煤耗約為40kg/GJ，供熱鍋爐運(yùn)行效率平均約為70%，熱源廠 運(yùn)行時間短，供熱管網(wǎng)利用率低；供熱管網(wǎng)普遍存在管溝滲水、熱損失大、失水率高的問題 ；系統(tǒng)的控制及調(diào)節(jié)水平落后，許多城市均有多熱源，雖然管網(wǎng)已相互連接，但由于熱源仍 為定速循環(huán)水泵，系統(tǒng)中熱力站自動化水平不高，管網(wǎng)無監(jiān)控系統(tǒng)，因此，無法進(jìn)行多熱源 聯(lián)網(wǎng)運(yùn)行，降低了系統(tǒng)運(yùn)行的經(jīng)濟(jì)性；二次管網(wǎng)水力不平衡等問題。由此可知，集中供熱應(yīng) 針對目前存在的問題，從規(guī)劃、系統(tǒng)設(shè)計(jì)、設(shè)備選型、施工建設(shè)等方面降低工程造價；推行 采暖、生活熱水和制冷三聯(lián)供；采用新技術(shù)、新設(shè)備等提高城市熱網(wǎng)的保證程度和運(yùn)行經(jīng)濟(jì) 性；加強(qiáng)供熱系統(tǒng)的運(yùn)行調(diào)節(jié)；盡快地改變收費(fèi)方法，實(shí)施計(jì)量收費(fèi)，適用市場需求。

3、供熱技術(shù)的進(jìn)步是保證集中供熱可持續(xù)發(fā)展的先決條件。

我國集中供熱要實(shí)現(xiàn)可持續(xù)發(fā)展，只有加大科技的力度，正如2000年技術(shù)進(jìn)步發(fā)展 規(guī)劃所說，采取多種措施方法提高熱源熱能的綜合利用效率；采取多種提高管網(wǎng)輸送熱能的 經(jīng)濟(jì)性、安全性、可靠性，吸收和消化國外先進(jìn)經(jīng)驗(yàn)，降低供熱系統(tǒng)造價，才能促進(jìn)集中供 熱的可持續(xù)性的發(fā)展。如研制多熱源聯(lián)合運(yùn)行技術(shù)；開發(fā)利用垃圾焚能源技術(shù)及垃圾焚燒設(shè) 備；有條件的城市推廣應(yīng)用熱電冷三聯(lián)供；提高熱源廠供熱熱效率；推廣直埋管敷設(shè)技術(shù)； 增加熱力站調(diào)控設(shè)備；從實(shí)際出發(fā)，加速發(fā)展計(jì)算機(jī)監(jiān)控系統(tǒng)；逐步推廣計(jì)量收費(fèi)方法和研 究適合按熱量計(jì)計(jì)量收費(fèi)需要的戶內(nèi)采暖系統(tǒng)等。

三、新概念與傳統(tǒng)觀念

1、設(shè)計(jì)觀念的改變

①.從靜態(tài)設(shè)計(jì)到動態(tài)設(shè)計(jì)

靜態(tài)設(shè)計(jì)指的是根據(jù)估算的設(shè)計(jì)熱負(fù)荷，根據(jù)產(chǎn)品額定工況下的數(shù)據(jù)，選擇熱源設(shè)備，設(shè)計(jì) 供熱熱網(wǎng)和用戶設(shè)備。各種設(shè)備(包括管網(wǎng))的特性曲線、工作點(diǎn)和所遵循的標(biāo)準(zhǔn)不一定能很 好地匹配，節(jié)能的設(shè)備不一定能組合成一個節(jié)能的系統(tǒng)。而動態(tài)設(shè)計(jì)實(shí)際上是系統(tǒng)設(shè)計(jì)，以 保證系統(tǒng)能效比為最高，實(shí)現(xiàn)系統(tǒng)熱源、熱網(wǎng)、熱力站和用戶各組件的最佳匹配。因此，設(shè) 計(jì)的任務(wù)就是要將系統(tǒng)全工況下的性能調(diào)整到最佳。這就是說，供熱設(shè)計(jì)者不僅要考慮系統(tǒng) 在設(shè)計(jì)工況下的效率，還要考慮系統(tǒng)在部分負(fù)荷下的運(yùn)行程序和控制邏輯。

②.從純技術(shù)設(shè)計(jì)到技術(shù)、經(jīng)濟(jì)、環(huán)保的綜合設(shè)計(jì)。

國外學(xué)者提出了壽命周期分析(LCA)的概念。他們認(rèn)為無論從投資的角度還是節(jié)能環(huán)保角度 來看，系統(tǒng)一生中的“重頭戲”是在其運(yùn)行階段。在此基礎(chǔ)上，國外學(xué)者進(jìn)一步提出了壽命 周期地球環(huán)境負(fù)荷的概念，將供熱系統(tǒng)在壽命周期中的廢熱排放量、溫室氣體排放量、酸性 氣體排放量、廢棄排放量以及破壞臭氧層氣體排放量等進(jìn)行綜合考慮。

③.從專業(yè)設(shè)計(jì)到跨專業(yè)的協(xié)同設(shè)計(jì)。除專業(yè)設(shè)計(jì)之外，還要進(jìn)行能耗分析，系統(tǒng)模似，進(jìn) 行自動控制和自動檢測設(shè)計(jì)，采用技術(shù)經(jīng)濟(jì)分析方法，及掌握物業(yè)設(shè)施管理中的運(yùn)行維護(hù)理 論等。

四、信息技術(shù)與供熱的發(fā)展.

1、供熱計(jì)算機(jī)的應(yīng)用提高了設(shè)計(jì)質(zhì)量和工作效率。目前，已從設(shè)計(jì)和簡單計(jì)算機(jī) 輔助繪圖逐步向設(shè)計(jì)全過程一體化、智能化和交互式的方向發(fā)展。

2、網(wǎng)絡(luò)技術(shù)的發(fā)展，特別是互聯(lián)網(wǎng)的發(fā)展，作為信息處理的人機(jī)系統(tǒng)正在開始由一個封閉 系統(tǒng)向開放系統(tǒng)轉(zhuǎn)變。計(jì)算機(jī)控制及網(wǎng)絡(luò)技術(shù)的發(fā)展為供熱系統(tǒng)的運(yùn)行調(diào)節(jié)提供了新的有力 工具。由此可見，計(jì)算機(jī)的發(fā)展，系統(tǒng)方法，信息方法和人工智能的應(yīng)用已經(jīng)成為供熱技術(shù) 發(fā)展的時代特征。 3、信息技術(shù)的發(fā)展對供熱技術(shù)進(jìn)步的影響。

計(jì)算機(jī)技術(shù)和現(xiàn)代化通信的結(jié)合正在改變著計(jì)算機(jī)應(yīng)用的傳統(tǒng)模式。因特網(wǎng)以令人驚訝的速 度發(fā)展。它將對供熱科技的進(jìn)步產(chǎn)生重大的影響。用戶不僅從網(wǎng)上獲取信息，還可在網(wǎng)上租 用應(yīng)用軟件?；赪WW 信息搜集系統(tǒng)和IDGS也應(yīng)運(yùn)而生。
供熱能源、供熱方式及它們與節(jié)能、環(huán)保之間的關(guān)系一直是大家關(guān)注的問題。本文的分析論 證可能依據(jù)不充分，也可能不盡合理。如有不當(dāng)之處，請批評指證。

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