簡菊芳

目前，北方城市進入了供熱季，南方部分城市實現(xiàn)區(qū)域供熱。如何在確保室內(nèi)溫度的同時，節(jié)約供熱資源、減少環(huán)境污染，這已成為人們關(guān)注的焦點，也成為供暖節(jié)能技術(shù)研發(fā)的動力之一。從煤炭火力采暖到更為高效、清潔的天然氣，從一成不變供熱到看天供暖，甚至嘗試核能、太陽能供暖，近年來我國多措并舉，以努力減少采暖過程中的能源消耗，從而推進環(huán)境可持續(xù)發(fā)展。

“節(jié)能溫度”：打好天氣牌

如何既讓群眾能在供熱季取暖，又可以達到節(jié)約能源和環(huán)境保護的效果呢？氣象部門與供暖部門合作進行了有益的探索，并制定實施了氣象行業(yè)標準《供暖氣象等級》。

2000年左右，北京積極申辦夏季奧運會，倡導(dǎo)城市節(jié)能環(huán)保。然而，當時北京污染較重，尤其采暖季燒煤帶來的空氣污染和能源消耗十分“扎眼”。加上當時供暖比較“隨意”，感覺天冷了多燒點煤，熱了少燒點煤，供暖缺乏科學(xué)性和舒適度。

針對這兩種情況，北京市氣象局在市發(fā)改委和科學(xué)技術(shù)委員會立項，開展關(guān)于供暖氣象指數(shù)的科學(xué)研究。2003年，北京市氣象部門開始發(fā)布供暖氣象指數(shù)，社會公眾可以根據(jù)供暖氣象指數(shù)來調(diào)節(jié)供暖量的大小，真正實現(xiàn)了“看天供暖”。

據(jù)《供暖氣象等級》主要起草人、北京市專業(yè)氣象臺正研級高工尤煥苓介紹，為了科學(xué)供暖，《供暖氣象等級》提出了“節(jié)能溫度”這一概念。

節(jié)能溫度是氣象專家綜合考慮氣溫、輻射、風速等環(huán)境因子得出的溫度指標。北京氣象部門和供暖部門通過實驗發(fā)現(xiàn)，供熱量隨室外環(huán)境溫度變化而相應(yīng)變化，如果根據(jù)室外環(huán)境溫度變化而調(diào)整供熱量，就可保證室內(nèi)熱量平衡和舒適度。室外環(huán)境溫度、風、輻射等外界氣象因子對居室產(chǎn)生額外散熱或加熱效應(yīng)，如太陽輻射會對向陽的居室圍護結(jié)構(gòu)產(chǎn)生明顯的加熱，而較大的風力會使居室圍護結(jié)構(gòu)熱量散失加劇或通過門窗滲透帶走熱量。于是，綜合氣溫、城市熱島強度、風和輻射等影響因子可得到一個修正溫度，這就稱為節(jié)能溫度。

《供暖氣象等級》從2015年5月1日開始實施。在實施過程中，氣象部門發(fā)現(xiàn)，此標準存在節(jié)能溫度的獲取難度較大、缺少量化指標等問題。從2017年起，氣象部門對此標準進行修訂，不久將印發(fā)。

此次修訂將調(diào)整供暖氣象等級劃分方法。根據(jù)《供暖氣象條件等級》在氣象服務(wù)中的應(yīng)用反饋，此標準中供暖等級分級指標——節(jié)能溫度的獲取難度較大，不利于推廣應(yīng)用。因此，氣象部門與供暖部門合作研究，直接給出節(jié)能溫度計算的修正值。根據(jù)節(jié)能溫度所處的閾值范圍，原標準將供暖氣象等級由低到高分為1級～6級，修訂后的標準將供暖氣象等級分為4級。

另外，此次修訂對供暖服務(wù)用語進行了量化調(diào)整，還對實際供暖工作指導(dǎo)缺少具體量化指標的不足進行了彌補，利用供暖負荷設(shè)計反推不同供暖等級閾值，具有可靠的量化指導(dǎo)意義。

此外，各地氣象部門密切監(jiān)測天氣變化，積極研發(fā)智能化供暖氣象服務(wù)平臺等，為供暖部門及供暖企業(yè)等開展精準靶向的精細化氣象服務(wù)，助力提升科學(xué)供暖、高效供暖、綠色供暖能力，為政府保障民生需求、提升供暖效能、實現(xiàn)節(jié)能降耗等提供氣象服務(wù)支撐。供暖企業(yè)可以按照供暖氣象等級組織生產(chǎn)，及時跟上天氣變化，有效地為企業(yè)節(jié)約成本，實現(xiàn)科學(xué)供暖。

Design of environmental monitoring vertical interactive Column-Bot robot

核能供暖，有待于進一步科學(xué)試驗

2017年11月，泳池式低溫供熱堆項目發(fā)布，媒體報道稱：中國研發(fā)成功“不冒煙的鍋爐”，未來，北方將有望用核能來供暖，實現(xiàn)供暖和環(huán)境的雙友好。

泳池式低溫供熱堆項目數(shù)據(jù)顯示，一座400兆瓦的供熱堆，能給20萬戶三居室供暖。這個項目在中國原子能科學(xué)研究院供熱演示成功——泳池式輕水反應(yīng)堆（49-2堆）實現(xiàn)安全供熱長達168小時，具備為原子能院（總體供熱面積約1萬平方米）部分辦公樓供熱的能力。

核能是如何轉(zhuǎn)化成高效、安全的熱能的？

據(jù)介紹，其原理是將反應(yīng)堆堆芯放置在一個常壓水池的深處，利用水層的靜壓力提高堆芯出口水溫以滿足供熱要求。

也就是說，反應(yīng)堆堆芯是供熱的核心部分，安裝在壓力殼內(nèi)，堆芯內(nèi)有核燃料棒。核燃料棒周圍是控制棒，控制棒內(nèi)裝有碳化硼，可以有效吸收中子，這樣可以控制核裂變，進而控制核反應(yīng)堆的功率。壓力殼內(nèi)充滿去離子水，反應(yīng)堆核裂變產(chǎn)生的能量以壓力殼中的水為媒介，通過熱交換器帶出去，然后通過中間回路、熱網(wǎng)/蒸汽回路等將熱能送往千家萬戶。

利用核能為區(qū)域供熱，不失為緩解國家日趨緊張的能源供應(yīng)和大城市污染的一個選擇。核裂變能是一種經(jīng)濟、清潔和安全的能源，在《國際核安全公約》的約束下，核能國家核安全需要達到很高水平。另據(jù)測算，全世界的核電站同燃煤電廠相比，每年可為地球大氣層減少1.5億噸二氧化碳、190萬噸氮氧化物和300萬噸硫化物。

實際上，德國、法國、瑞士、加拿大等國都進行過核供熱堆的研究與開發(fā)。20世紀60年代，世界上第一個實現(xiàn)民用核能供熱的核電站——瑞典原型核動力反應(yīng)堆Agesta實現(xiàn)連續(xù)供熱十年。

盡管國際上使用核能并不鮮見，但核能使用的安全性還是大家關(guān)注的焦點。有核物理領(lǐng)域研究人員認為，核能用于供暖不切實際，首先是內(nèi)陸地區(qū)核電發(fā)展因為缺少冷卻水而運行困難、前景黯淡；其次，核反應(yīng)堆多建在周圍一定范圍內(nèi)沒有人煙的區(qū)域，建設(shè)如此長的導(dǎo)熱設(shè)施和熱量在傳導(dǎo)過程中的耗損有多大，目前還沒有確切的研究結(jié)論。

一些國家曾經(jīng)建設(shè)了很多內(nèi)陸核電站，跨國科學(xué)家團隊耗時10年對這些內(nèi)陸核電的運行情況進行跟蹤調(diào)查，并于2012年6月發(fā)表了研究報告《核電、火電面臨氣候變化的風險研究》。該報告指出，在氣候變暖趨勢下，缺少冷卻水正成為歐美在運核電站的嚴重約束。2003-2009年夏季，歐美多個內(nèi)陸核電廠出現(xiàn)了因為缺少冷卻水而被迫停運的狀況。該報告同時預(yù)測，“因為冷卻水的缺乏，2030-2060年，核電和火力發(fā)電能力將在美國下降4%～16%、在歐洲下降6%～19%”，并特別強調(diào)“嚴重的水資源約束使內(nèi)陸核電難以持續(xù)發(fā)展，建設(shè)新的核電廠時，選址放在海邊是應(yīng)對氣候變暖有效的、重要的策略”。

盡管核裂變產(chǎn)生的能量要遠遠大于其他目前常見能源，但是，熱能是核能的副產(chǎn)物，目前人類只能通過熱轉(zhuǎn)換的方法提取能量，其能量并不是直接成為供暖的動力，核能主要用于發(fā)電，而供熱只是發(fā)電過程中的部分產(chǎn)物，有多大的轉(zhuǎn)換量目前科學(xué)界并沒有一致的定論。

核能供暖能否大面積推廣，這有待于更多科學(xué)實踐來檢驗。

鏈接：供暖知識點補充

“供暖氣象指數(shù)”：主要針對供暖公司等專業(yè)用戶，通過提供天氣現(xiàn)象、氣溫、風向、風力等預(yù)報信息的專業(yè)服務(wù)，為供熱公司提供何時供熱、做好供電負荷的錯峰提供科學(xué)的預(yù)報指導(dǎo)意見。

供暖室內(nèi)溫度：根據(jù)國家標準GB50019—2003《供暖通風與空氣調(diào)節(jié)設(shè)計規(guī)范》中規(guī)定，集中供暖的標準室內(nèi)溫度為18℃±2℃。通常以室溫18～24℃、濕度50%～60%為宜，這時人體感覺最為舒適。我國冬季集中供暖的室內(nèi)溫度標準就是根據(jù)這一人體生理需求而定的。