辛華鈺 高英梓 林雅潔
【摘 要】為城市地鐵提供動力的電能轉(zhuǎn)化為牽引列車運動的機械能的同時,會有部分電能轉(zhuǎn)化為廢熱殘留在地鐵隧道內(nèi),而地鐵隧道溫度需保持在26°C以下,因此需要不斷排出廢熱,現(xiàn)有的傳統(tǒng)冷水機組散熱效率低、投資高,生態(tài)和經(jīng)濟價值較低。為解決此技術(shù)難題,我國首創(chuàng)了“地鐵毛細管供熱技術(shù)”,此技術(shù)將毛細管敷設(shè)在隧道壁面上,收集來自土壤和活塞風(fēng)傳遞到毛細管網(wǎng)周圍壁面的熱量,為地上建筑供熱,實現(xiàn)了廢熱到供熱的轉(zhuǎn)化。在此背景下,在深入研究“地鐵毛細管供熱技術(shù)”后,本文提出了幾點應(yīng)用過程中可能出現(xiàn)的問題并針對性地提出了發(fā)展對策,以期為此技術(shù)的完善與進一步建設(shè)提供新方法與新思路。
【關(guān)鍵詞】地鐵毛細管供熱技術(shù);問題;對策
一、存在問題
(一)缺少監(jiān)測系統(tǒng),后期維修難度大
地鐵毛細管在安裝前及安裝時都會進行檢查和測試,但在鋪設(shè)完成后,由于毛細管網(wǎng)鋪設(shè)在地鐵隧道內(nèi)部,因此無法對其進行有效的定期維護。按照毛細管網(wǎng)制作的工藝要求及其材料耐高溫、耐高壓、抗腐蝕的特性[1],正常情況下其使用壽命可以達到50年而不損壞,但在實際工作過程中,一旦出現(xiàn)毛細管網(wǎng)管道破裂、內(nèi)部堵塞以及滲水等情況,將無法及時被檢測到,也不易進行維修更換。另外,依照現(xiàn)有安裝工藝,地鐵毛細管貼在地鐵隧道壁上安裝,如果施工質(zhì)量出現(xiàn)問題,夾層中留有空氣,將導(dǎo)致其熱阻大大增加,將會在一定程度上影響換熱質(zhì)量。
(二)供熱價格偏高,居民區(qū)鋪設(shè)困難
目前在青島市靈山衛(wèi)站一段鋪設(shè)的地鐵毛細管,計劃將為地上四萬六千平方米的地鐵大廈進行供熱,在地鐵公司內(nèi)部進行供熱情況的測試。而根據(jù)青島市泰能熱電集團的工作人員介紹,在青島市的其余50多個站點鋪設(shè)地鐵毛細管時,如何就近將熱量供給地上建筑的問題有待于進一步的探索和解決。青島市目前集中供暖的價格為每平方米30.4元,在全國橫向比較已經(jīng)十分低廉,地鐵毛細管供熱的價格不太可能低于集中供熱的價格,在問卷調(diào)查中,青島市市民對地鐵毛細管供熱項目的了解偏少,在項目實際推行過程中,以此在居民區(qū)取代現(xiàn)有的集中供暖或仍有困難。
青島市現(xiàn)行的清潔能源補助方法顯示,青島市將會按照現(xiàn)有燃煤供熱企業(yè)政策性運行補助標準對使用此技術(shù)集中供暖的居民給予補助,地鐵毛細管供熱項目是青島重點推廣應(yīng)用的節(jié)能減排科技示范項目,然而,目前為止并沒有專門針對此項目制定相應(yīng)的補貼政策,政府在這一方面的扶持力度仍有待加強。因此,毛細管供熱在向周圍地區(qū)輻射推廣的過程中,將有可能遇到一定的阻力。
(三)工藝限制要求,施工時間較嚴格
由于地鐵內(nèi)有關(guān)地鐵隧道壁與車廂之間的安全距離有嚴格要求,地鐵毛細管必須鋪設(shè)在隧道壁面內(nèi)部,因此就地鐵毛細管鋪設(shè)現(xiàn)有的工藝技術(shù)而言,對已建成的地鐵進行改造和加裝是不能實現(xiàn)的,地鐵毛細管的鋪設(shè)只能安排在地鐵新建的過程中。
青島地鐵與青島睿和新能源公司合作施工的過程中,曾因為交叉施工協(xié)調(diào)問題導(dǎo)致計劃內(nèi)的地鐵2號線泰山路站地鐵段未能及時安裝毛細管,在毛細管鋪設(shè)過程中,鋪設(shè)的相關(guān)技術(shù)單位必須與地鐵方面進行時間和工序上的協(xié)調(diào),這在一定程度上給毛細管的鋪設(shè)增加了難度。
(四)制冷供熱差異,導(dǎo)致土壤熱失衡
青島市夏季供冷天數(shù)為90天左右,冬季供暖天數(shù)為140天左右,加之青島市冷負荷比熱負荷高[2],季節(jié)性熱平衡與普通熱平衡不同,地鐵毛細管的制冷與供熱需求差距較大,難以在春秋兩個恢復(fù)期使得熱量達到完全恢復(fù),供暖系統(tǒng)一旦投入使用,就需要多年連續(xù)提供熱源,這將在一定程度上導(dǎo)致土壤熱失衡,地鐵附近土壤、巖層熱量逐年下降,溫度降低,最終使地鐵供熱的熱品質(zhì)下降。
二、建議對策
(一)加大政策扶植力度
作為青島市重點推廣應(yīng)用的節(jié)能減排科技示范項目,政府應(yīng)在項目的推廣上給予一定的扶持政策,包括前期與地鐵交叉施工的協(xié)調(diào),以及后期熱源用于居民住宅或是商業(yè)建筑供暖的補貼。
根據(jù)青島市政策,采用可再生能源可獲得政府補貼30元/m2,青島市地鐵站臺建筑面積約1萬平方米,初期建設(shè)投資實際需要384.4萬元,每年供冷和供熱運行費用為63.5萬,為保證熱源能夠以合理價格供給居民及商戶使用,政府應(yīng)當對使用地鐵毛細管供熱的建筑給予清潔能源供暖的補貼,以推動清潔能源供熱在青島市的發(fā)展以及地鐵毛細管供熱項目在全國的推廣。
(二)創(chuàng)新研發(fā)施工工藝
當前地鐵毛細管必須在地鐵建設(shè)過程中與地鐵建設(shè)方協(xié)調(diào)交叉施工,這將給毛細管鋪設(shè)帶來許多限制,并且對于已建成的地鐵,無法增設(shè)地鐵毛細管。創(chuàng)新施工工藝,探索與地鐵施工相互牽制較少的施工方案,以及在已建成地鐵中加設(shè)地鐵毛細管的施工工藝,可以大大增加此項目在全國推廣的價值。
針對目前的供冷供熱期不同以及冷熱負荷不一致導(dǎo)致的土壤熱失衡會在一段時間的運行后導(dǎo)致整個系統(tǒng)的效率降低的問題,可以考慮與土壤蓄能系統(tǒng)集成或是使用太陽能蓄熱進行輔助,這都將在一定程度上改善土壤熱失衡的情況,保證系統(tǒng)更好地運行。
(三)增大宣傳普及力度
目前,青島市地鐵毛細管供熱項目相關(guān)的宣傳和報道較少,在實地走訪和問卷調(diào)查中,本市市民甚至是地鐵內(nèi)部人員多數(shù)也對此項目并不熟悉,這將給項目的進一步推行帶來問題,也削弱了項目的示范作用。在靈山衛(wèi)站建成后,應(yīng)以地上的地鐵大廈供熱作為示范,著力宣傳地鐵毛細管供熱項目一機雙效、變廢為寶的突出優(yōu)點,展示項目在生態(tài)效益、經(jīng)濟效益、社會效益等方面的優(yōu)越之處,鼓勵更多建筑使用地鐵毛細管項目的熱源進行供熱。
三、結(jié)論
目前,地鐵毛細管供熱技術(shù)正處在從實驗室走向市場的關(guān)鍵節(jié)點階段,勢必會暴露出許多問題,文中所敘述的針對政策性、技術(shù)性、宣傳性等方面的問題就是其中較為突出的幾個問題,但另一方面,我們也應(yīng)當看到其在節(jié)能、減排、清潔、衛(wèi)生等諸多方面的突出表現(xiàn)。隨著我國城市軌道交通的飛速發(fā)展,城市軌道交通建設(shè)里程的連年增多,若相應(yīng)問題得到很好的解決,在不久的將來,其在生態(tài)、經(jīng)濟、社會等諸多方面不可替代的優(yōu)勢將得以很好的展現(xiàn)。
【參考文獻】
[1]任鵬,田碩云,鈄范華.毛細管網(wǎng)供熱制冷應(yīng)用案例分析[J].建設(shè)科技,2008(23):84-85.
[2]胡松濤,施志鋼,高號.毛細管壁面換熱器用于地鐵隧道的可行性分析[J].暖通空調(diào),2015,45(07):14-17.