夏热冬冷地区供暖探讨_付祥钊

７８　暖通空调ＨＶ＆ＡＣ　２０１３年第４３卷第６期

夏热冬冷地区供暖

夏热冬冷地区供暖探讨

重庆大学　付祥钊☆

中国建筑设计研究院　樊　燕

摘要　夏热冬冷地区应合理选定技术路线，采用适合该地区社会与自然特点的供暖方式，在室内环境健康舒适和供暖能效两个方面超越北方集中供暖；逐渐改变燃料燃烧供暖的基本方式，以热泵为核心技术，从自然环境中取热供暖；分散供暖还是集中供暖，取决于热源，同时还受到社会、环境资源等因素的限制；以空气作为热源适宜分散，以岩土、水体作为热源适宜集中；积极发展多种供暖方式，具体工程应根据自身条件确定供暖方式。

关键词　夏热冬冷地区　供暖能效　热泵　热源　分散供暖　集中供暖

Ｄｉｓｃｕｓｓｉｏｎｏｆｈｅａｔｉｎｉｎｈｏｔｓｕｍｍｅｒａｎｄｃｏｌｄｗｉｎｔｅｒｚｏｎｅ　　　　　　　　ｇ　

ＢｙＦｕＸｉａｎｇｚｈａｏ★ａｎｄＦａｎＹａｎ　　　　

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１　背景

１．１　对北方集中供暖方式的认识

北方集中供暖方式是从２０世纪５０年代开始对保障北方居民的生命安全、提高生活质量和的，

促进社会经济的发展有不可磨灭的历史作用和贡献。它有三大基本构成，其一，供热锅炉，利用燃料燃烧生产热量；其二，供热管网，利用热媒将热量输送到用户；其三，室内供暖末端，将热量提供给室内，提升和维持室内温度。自动控制和热计量系统是为了提升系统性能，适应我国从计划经济到市场经济的社会变化，节能减排而增加的。６０多年来，由于政府的努力保障和工程界的不懈进取，服务能力越来越高，长期以来，一直为夏热冬冷地区社会各界所羡慕、期盼和追求。但是，北方集中供暖体系毕竟是６近３０年前开始形成和发展成熟的，０年有显著进步，但仍未能消除当初社会生活模式和科

技发展水平的历史痕迹，站在当代社会生活模式和科技发展水平上，可以发现它已经陈旧落后了。

符合计划经济时代保障模式的按城市统一的供暖期，不能满足各套住房因朝向不同等建筑原因造成的对供暖时间的不同要求，更不能适应市场经济条件下复杂多样的社会需求。与消费者权益发生冲突，需要供暖时不供暖，不需要时强行供暖；垄断供暖价格，不能按实际消费量公平公正计量收费；与消费者权益发生难以调解的冲突。

——散热器，供暖末端—只能调温不能调湿，难以进一步提高室内热环境的健康舒适水平。多消

①☆

付祥钊，男，硕士研究生，教授，博士生导师１９４８年１２月生，

４０００４５重庆市沙坪坝建工东村２２号１７４－（）１０３９８３０１６３１５

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收稿日期：２０１３－０２－１８修回日期：２０１３－０５－０３

（）２０１３６付祥钊，等：夏热冬冷地区供暖探讨７９　

耗能源将室温由１虽然８℃提高到２０℃甚至更高，冬季在室内的穿着可以像夏天一样单薄，但是由于，低于３室内过于干相对湿度的进一步下降（０％）燥，反而使舒适度下降。从南方到北方生活的人尤其不适应。

庞大的供热管网，基础投资大，输配能耗高，调不能适应在时空上复杂多变的供热负荷。节不灵便，

北方集中供暖方式最大的问题是其提高能效——供热锅炉的基的极限。北方集中供暖的热源—

本工作原理是燃料燃烧产热。燃料燃烧温度可达几百上千℃，房间供水温度只需要５０℃左右。用供热锅炉产生的热量为房间供暖，是能量品位的巨大浪费。燃料燃烧产生热量利用的是能量转换原理，必然受能量守恒定律的限制，这使北方供暖体限制系的一次能源供暖效率永远突不破１的上限，了北方建筑节能的发展空间。

北方集中供暖系统存在以下缺陷：能耗高；室健康舒适水平不高；运行管理内热环境高温低湿，

方式僵硬，服务性差，用户自决权小，不能满足不同不同个体的个性化需求，不适应社会生活模家庭、

投资大，计量难，收费很难公平合理。式的多样性；

很明显，北方集中供暖体系不适合夏热冬冷地区的它会与在市场经济条件下高社会模式和节能减排，

速发展的多样化的供暖需求产生诸多难以解决的矛盾和问题。夏热冬冷地区不能照搬陈旧落后的北方集中供暖方式，应基于现代科学技术建立新型它应是健康的、舒适的、高能效的，以的供暖体系，及社会环境友好的。

１．２　夏热冬冷地区与供暖相关的现代社会特征

夏热冬冷地区现在的居民早已不完全是世世代代生活在当地的原住民。改革开放使大量全国各地人员，甚至世界各国人员到该地区生活和工作。居民的复杂构成、不同的生活模式和经济收入的明显差距，使得他们对室内热环境的生理、心理感受和供暖需求存在显著差异。他们对一年中供暖的起始时间和结束时间、一天中的供暖时间、室内的温湿度和新风量都会有不同的要求。夏热冬适应家庭冷地区供暖体系应能适应上述社会形态，生活模式的多样化发展需要，要能满足不同类型人群对室内热舒适的不同生理及心理需求。充分发展供暖的社会服务体系，保护市场公平竞争，防止并应使一般家庭能够承担其费用，低收入人垄断，

群通过政府补贴、社会资助，能够享有。

１．３　夏热冬冷地区与供暖相关的气候地理资源

河流密夏热冬冷地区西部以山地丘陵为主，布，冬季平均气温多在５℃以上，水温稍高于气温，日照率小２ｍ深度以下的岩土温度在１８℃左右，

于２中东部以平原丘陵为主，江河湖泊密布，０％；冬季平均气温多为２℃，水温稍高于气温，２ｍ深度以下的岩土温度在１日照率４７℃左右，０％左右。根据现有供暖末端性能水平，采用４０℃左右的热源维持１在技术经济上是合６～２０℃的室温，理可行的。夏热冬冷地区的冬季，空气、水体和岩土中存在大量可再生的１只需提０℃左右的热能，也可以开发利升３０℃就可满足供暖要求。此外，用太阳能来供暖。夏热冬冷地区选择供暖方式时，应充分考虑上述气候地理资源，不应统一供暖方式。供暖能源的选择应适应目前我国的能源及环境形势，以高效、经济、环保为主要原则，通过对比分析确定最适宜的供暖能源类型。

１．４　与供暖相关的现代工程技术与核心设备

普遍成熟可用的获取热量的工程技术６０年前，核心设备是锅炉。这使北方开始是燃料燃烧技术，

实施集中供暖时，别无选择地采用供热锅炉作为热除了几近完美、难以进一步发展的供热锅源。现在，

炉外，另一获取热量的热泵技术已经成熟，并已在夏热冬冷地区推广应用了近１０年。基于蒸气压缩热力循环的热泵技术，以电能为动力，从空气、水体和或利用岩土等环境中提取温度为０～１０℃的热能，生活和生产产生的低温余热废热，将其提升到４０℃左右，为室内供暖，其一次能源供暖效率超过１已没有困难。现代机械设备生产技术的高水平发展，使以热泵为核心的供暖设备的技术性能和经济性不断提高，以现代计算机技术和信息技术支撑的控制技术在工程中的广泛应用，新材料的层出不穷，再加上发供电效率的提升，为建立供暖能效更高的夏热冬冷地区供暖体系提供了坚实的科学技术基础。２　实现对北方集中供暖的超越

２．１　在健康舒适水平上的超越

室内热环境有夏热冬冷地区建筑冬季不供暖，

损人体健康，供暖是夏热冬冷地区民生保障的基本需求。开展供暖首先必须确定夏热冬冷地区冬季应保障的室内热环境质量。有观点认为，考虑到当夏热冬冷地区冬季供暖地居民的生活习惯和节能，

８０　暖通空调ＨＶ＆ＡＣ　２０１３年第４３卷第６期

夏热冬冷地区供暖

的室内温度不宜像北方那么高。这种观点本有其合理性，但由于很多人不能分清室内温度和室内热将二者等同起来，误认为冬季供暖的环境的区别，

室温越高，舒适水平越高。于是，这种观点在夏热“凭什么我们南方室内冬冷地区引起了激烈抗争：

”的热舒适水平要比北方低？我们也要集中供暖！实际上，室内热舒适度不取决于供暖的集中还是分散，而取决于末端的可调节性和可调节范围。从以人为本、民生优先的思想出发，无论南方北方，冬季室内的健康舒适水平都应该在目前北方集中供暖的水平上继续提高。但这并不意味着继续提高冬季室温，甚至冬夏室温倒置；也不意味着必然增加能应该提高相对湿度，耗。北方改善冬季室内热环境，

但却出现增加能耗提升室温，使相对湿度进一步下既有客观降的情况。室内热环境的健康舒适水平，的生理卫生学标准，又因人而异，因为身体状态和生活习惯的不同，对室内热环境的感受个体差异大于群体差异。理想的供暖应针对室内人员的具体情况调节热环境参数。夏热冬冷地区供暖在健康舒适方面超越北方集中供暖首先要使室内人员能根据自己其次，不只调温度，还的需求调节室内热环境参数；

要调湿度和新风量，努力把供暖提升到冬季个性化夏热冬冷地区供暖室内空调的水平。实际工程中，

热环境参数宜在以下范围内由末端用户调节：干球温度１相对湿度３新风量１６２０℃，０％～６０％，２～～－１

。还有个室内热环境参数———辐射温度，它的平ｈ

均值和均匀度更多地取决于建筑围护结构的热工性—２《能。全面切实执行Ｊ夏热冬冷地区居ＧＪ１３４０１０　是该地区实现高质量、低能耗住建筑节能设计标准》

供暖的基本条件。执行该标准，可显著提高房屋热工性能和居民住房质量，可减少三分之一的供暖空调设备投资和节约一半的使用费用。２．２　在供暖能效上的超越

夏热冬冷地区的气候地理资源和热泵技术的成熟、热泵主机和辅助配套设备的大规模生产使供暖工程普遍采用热泵技术成为可能。采用热泵供暖改变了北方燃料燃烧供暖的旧方式，不但彻底消而且突破了北方除了燃烧供暖对城市环境的污染，

燃烧产热供暖能效低于１具有更大的００％的屏障，节能潜力。在发供电效率为４电动０％的条件下，热泵供暖系统的Ｃ一次能ＯＰ值达到２．５及以上，太源供暖效率就突破了１。合理确定供暖的热源，

阳能、空气、水、岩土、废热、余热，一种或数种综合利用，根据热源和使用情况合理确定供暖系统的分散或集中程度，ＣＯＰ值达到２．５是不困难的。３　热源类型和使用环境决定供暖系统形式

夏热冬冷地区不能统一供暖模式，应倡导供暖方式的多样化。超越北方集中供暖的舒适和能效并不等于否定集中供暖，肯定分散供暖。供水平，

暖系统形式应与热源相适应。

热泵可以取热的环境热源有空气、水体和岩土三大类，在夏热冬冷地区都很丰富。太阳能、生产生活的余热废热都可开发为供暖热源，可以单独直接供暖，也可与上述三大环境热源综合利用供暖。各地及具体的工程项目应根据当地的自然气候地理环境等资源，结合具体工程条件，通过技术经济优选一种或数种作为供暖的热源。夏热冬冷比较，

地区东部和中部太阳能资源比西部好，西部冬季气温比东部高，东、中部可用太阳能和岩土构成综合西部可用水体和空气构成综合热源。在采用热源；

热泵供暖的条件下，夏热冬冷地区供暖的集中或分系统规模应与供暖热源相适应，与使用环境相散、

应优先考虑冬季供暖与夏季空调共用一套系适应，

统。决定供暖系统形式和规模的基本要求是：）满足冬季室内健康舒适的要求，满足同一１

系统中不同用户的差异性需求，末端用户可分房间独立调节；

）一次能源的供暖效率达到１２００％及以上；

）分户热计量，公平合理地收费；３

）与自然、社会环境友好，无安全隐患；４

）尽可能与夏季空调共用系统。５

３．１　以空气作热源宜以户为单元分散供暖

空气作为冬季供暖热源在长江流域是普遍适宜的。房间热泵空调器冬季供暖的ＣＯＰ值已达到价格便宜，使用简单，维护修理较容２．５及以上，

易。该方式达到了以房间为单元的最高分散程度，用户（消费者）获得最大的自主调节权，能效和经济性都最佳。工程应用中的主要问题是室外机的布置。每个房间的室外机安装位置及连接室外机的凝结水排水管很难与建筑立面协调。住户间的室外机排气干扰、噪声干扰，容易造成邻里纠纷，还有潜在的高空坠物危险等，建筑设计要达到节能标准关于室外机安装位置的要求很难。以户为单元的但能效稍低，空气源热泵供暖可以解决以上问题，

（）２０１３６付祥钊，等：夏热冬冷地区供暖探讨８１　

费用稍高。建筑设计上须为每户设计一个供暖设备安装阳台，并处理好凝结水排放。也可根据用户一栋楼或其一部分采用一个供暖系统，但应情况，

注意保障以房间为调节单元，用户为计量收费单元。空气源热泵防霜除霜对室内热环境的影响等问题可通过改进控制系统和采用有蓄热能力的室内末端等技术措施解决。

３．２　以岩土作热源宜采用楼栋规模的集中供暖岩土温度由年平均气温决定，不受天气条件的影响，热能可长期保存，随时取用，但长时间连续取热，热泵能效会下降。地源热泵适宜间歇使用。夏热冬冷地区年平均气温在１建筑供４～１９℃之间，岩土是其良好的供暖热源。从暖大多数是间歇的，

地面几ｍ以下的岩土取热，对地面的使用影响很也可利用建筑桩基等从建筑下面的岩土中取小，

热。为了减少工程造价和热媒输配能耗，宜以建筑楼栋为中心，从其下面和周围的岩土中取热供暖。显然除单户建筑外，多户建筑不宜以户为单元供暖，而宜以楼栋为供暖单元。对于建筑密集度不均的小区可采用多栋或小区规模的集中供暖。３．３　以水体作热源宜采用小区规模的集中供暖不论是滞留水体还是流动水体，作为热源都不排水设施，宜以小区为单元宜在其中过多设置取、

集中供暖。几个密集在一起的小区，宜集中取热供暖。沿三峡水库、大型湖泊、江河周边发展的城镇，宜分段设置水源热泵集中取热供暖系统。废热供暖，应根据余热、废热的量３．４　利用余热、和时空分布确定供暖范围和系统规模

废热加以合对城市中的大量生产和生活余热、

理利用，不仅可降低供暖的能源需求，提高一次能源利用率，还可以减少废热集中排放所带来的环境问题。宜根据余热、废热量和时空分布特点，确定供暖系统规模。宜根据余热、废热与供暖负荷的空间位置关系，就近划分系统；在系统范围内，根据余热、废热与供暖负荷在时间上的差异性，确定是否设置蓄能装置及其容量；当余热废热温度明显低于应利用热泵提升其温度。４０℃时，

４　其他相关问题４．１　燃气供暖只能是一种辅助形式

夏热冬冷地区采用热泵取热供暖，其压缩机、水泵、风机等需以电为动力。当电的保障率低于燃可考虑燃气燃烧供暖。夏热冬冷地区的西气时，

部，天然气资源丰富，价格相对较低。使用燃气壁挂炉进行以户为单元的分散供暖具有相对经济性。但燃气燃烧供暖没有改变传统供暖的基本工作原理，一次能源供暖效率不能突破１。随着燃气发电燃气供暖的能效相对于热泵将进一步效率的提高，

下降。大规模普遍采用户式燃气炉供暖，对建筑、小区、城市燃气管网输配能力要求很高，会影响居民炊事并造成燃气汽车的气源紧张。而改造和新建燃气管网的投资和对社会的干扰都较大。燃气供暖只能作为一种辅助形式。不宜采用大规模的燃气燃烧供暖，也不宜大范围普及燃气壁挂炉供暖。４．２　分布式能源站应以发电为主

供暖热量所占总产能量的比例对分布式能源站的一次能源利用效率有显著影响。不恰当的比会使一次能源利用效率下降。应根据电力需求例，

和最高的能源效率，确定分布式能源站的建设规模。和运行，由此产生的热量用于供暖（冷）

不应直接作热源４．３　电只应作为供暖设备的动力，

电属于二次能源，与供暖所需的热能属于不同若用其电热转换直接作为热源供暖，性质的能源，

能量转换与守恒的基本原理就决定了它的供暖能效属于最低层次。除个体取暖或房间局部位置短不应采用电热供暖。时供暖外，４．４　供暖末端

房间供暖末端有低温辐射、自然对流和强迫对流三类末端，同一套住房应根据各房间的使用特合理配置供暖末端。供暖末端和空调末端应综点，合考虑。

５　建议５．１　夏热冬冷地区供暖应基于现代社会经济和科技发展水平，在室内热环境的健康舒适和供暖能效两个方面超越北方集中供暖。

以５．２　该地区应以电力为冬季供暖的基本能源，热泵为核心技术，从环境（空气、水体、岩土等）中取热供暖，逐步淘汰锅炉燃料燃烧产热供暖。集中供暖系统的５．３　供暖方式的集中还是分散、规模应与所采用的环境热源相适应，与使用模式相系统，都应作到末端用协调。不论采用何种方式、户按房间可调，分户计量收费。

供暖需求差异大，应５．４　该地区供暖热源种类多，

积极发展多种供暖方式和技术体系，不宜一概而仓促决定推行一种方式，限制一种方式。论，