簡(jiǎn)菊芳

目前，北方城市進(jìn)入了供熱季，南方部分城市實(shí)現(xiàn)區(qū)域供熱。如何在確保室內(nèi)溫度的同時(shí)，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(diǎn)，也成為供暖節(jié)能技術(shù)研發(fā)的動(dòng)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(yáng)能供暖，近年來我國(guó)多措并舉，以努力減少采暖過程中的能源消耗，從而推進(jìn)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(dá)到節(jié)約能源和環(huán)境保護(hù)的效果呢？氣象部門與供暖部門合作進(jìn)行了有益的探索，并制定實(shí)施了氣象行業(yè)標(biāo)準(zhǔn)《供暖氣象等級(jí)》。

2000年左右，北京積極申辦夏季奧運(yùn)會(huì)，倡導(dǎo)城市節(jié)能環(huán)保。然而，當(dāng)時(shí)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(dāng)時(shí)供暖比較“隨意”，感覺天冷了多燒點(diǎn)煤，熱了少燒點(diǎn)煤，供暖缺乏科學(xué)性和舒適度。

針對(duì)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(huì)立項(xiàng)，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(huì)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(shí)現(xiàn)了“看天供暖”。

據(jù)《供暖氣象等級(jí)》主要起草人、北京市專業(yè)氣象臺(tái)正研級(jí)高工尤煥苓介紹，為了科學(xué)供暖，《供暖氣象等級(jí)》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(fēng)速等環(huán)境因子得出的溫度指標(biāo)。北京氣象部門和供暖部門通過實(shí)驗(yàn)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(fēng)、輻射等外界氣象因子對(duì)居室產(chǎn)生額外散熱或加熱效應(yīng)，如太陽(yáng)輻射會(huì)對(duì)向陽(yáng)的居室圍護(hù)結(jié)構(gòu)產(chǎn)生明顯的加熱，而較大的風(fēng)力會(huì)使居室圍護(hù)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(qiáng)度、風(fēng)和輻射等影響因子可得到一個(gè)修正溫度，這就稱為節(jié)能溫度。

《供暖氣象等級(jí)》從2015年5月1日開始實(shí)施。在實(shí)施過程中，氣象部門發(fā)現(xiàn)，此標(biāo)準(zhǔn)存在節(jié)能溫度的獲取難度較大、缺少量化指標(biāo)等問題。從2017年起，氣象部門對(duì)此標(biāo)準(zhǔn)進(jìn)行修訂，不久將印發(fā)。

此次修訂將調(diào)整供暖氣象等級(jí)劃分方法。根據(jù)《供暖氣象條件等級(jí)》在氣象服務(wù)中的應(yīng)用反饋，此標(biāo)準(zhǔn)中供暖等級(jí)分級(jí)指標(biāo)——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(jì)算的修正值。根據(jù)節(jié)能溫度所處的閾值范圍，原標(biāo)準(zhǔn)將供暖氣象等級(jí)由低到高分為1級(jí)～6級(jí)，修訂后的標(biāo)準(zhǔn)將供暖氣象等級(jí)分為4級(jí)。

另外，此次修訂對(duì)供暖服務(wù)用語進(jìn)行了量化調(diào)整，還對(duì)實(shí)際供暖工作指導(dǎo)缺少具體量化指標(biāo)的不足進(jìn)行了彌補(bǔ)，利用供暖負(fù)荷設(shè)計(jì)反推不同供暖等級(jí)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(cè)天氣變化，積極研發(fā)智能化供暖氣象服務(wù)平臺(tái)等，為供暖部門及供暖企業(yè)等開展精準(zhǔn)靶向的精細(xì)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(shí)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(jí)組織生產(chǎn)，及時(shí)跟上天氣變化，有效地為企業(yè)節(jié)約成本，實(shí)現(xiàn)科學(xué)供暖。

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核能供暖，有待于進(jìn)一步科學(xué)試驗(yàn)

2017年11月，泳池式低溫供熱堆項(xiàng)目發(fā)布，媒體報(bào)道稱：中國(guó)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(shí)現(xiàn)供暖和環(huán)境的雙友好。

泳池式低溫供熱堆項(xiàng)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(gè)項(xiàng)目在中國(guó)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(shí)現(xiàn)安全供熱長(zhǎng)達(dá)168小時(shí)，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(gè)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(jìn)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(guó)家日趨緊張的能源供應(yīng)和大城市污染的一個(gè)選擇。核裂變能是一種經(jīng)濟(jì)、清潔和安全的能源，在《國(guó)際核安全公約》的約束下，核能國(guó)家核安全需要達(dá)到很高水平。另?yè)?jù)測(cè)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(shí)際上，德國(guó)、法國(guó)、瑞士、加拿大等國(guó)都進(jìn)行過核供熱堆的研究與開發(fā)。20世紀(jì)60年代，世界上第一個(gè)實(shí)現(xiàn)民用核能供熱的核電站——瑞典原型核動(dòng)力反應(yīng)堆Agesta實(shí)現(xiàn)連續(xù)供熱十年。

盡管國(guó)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(diǎn)。有核物理領(lǐng)域研究人員認(rèn)為，核能用于供暖不切實(shí)際，首先是內(nèi)陸地區(qū)核電發(fā)展因?yàn)槿鄙倮鋮s水而運(yùn)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(zhǎng)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(guó)家曾經(jīng)建設(shè)了很多內(nèi)陸核電站，跨國(guó)科學(xué)家團(tuán)隊(duì)耗時(shí)10年對(duì)這些內(nèi)陸核電的運(yùn)行情況進(jìn)行跟蹤調(diào)查，并于2012年6月發(fā)表了研究報(bào)告《核電、火電面臨氣候變化的風(fēng)險(xiǎn)研究》。該報(bào)告指出，在氣候變暖趨勢(shì)下，缺少冷卻水正成為歐美在運(yùn)核電站的嚴(yán)重約束。2003-2009年夏季，歐美多個(gè)內(nèi)陸核電廠出現(xiàn)了因?yàn)槿鄙倮鋮s水而被迫停運(yùn)的狀況。該報(bào)告同時(shí)預(yù)測(cè)，“因?yàn)槔鋮s水的缺乏，2030-2060年，核電和火力發(fā)電能力將在美國(guó)下降4%～16%、在歐洲下降6%～19%”，并特別強(qiáng)調(diào)“嚴(yán)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(shí)，選址放在海邊是應(yīng)對(duì)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(yuǎn)遠(yuǎn)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(dòng)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(shí)踐來檢驗(yàn)。

鏈接：供暖知識(shí)點(diǎn)補(bǔ)充

“供暖氣象指數(shù)”：主要針對(duì)供暖公司等專業(yè)用戶，通過提供天氣現(xiàn)象、氣溫、風(fēng)向、風(fēng)力等預(yù)報(bào)信息的專業(yè)服務(wù)，為供熱公司提供何時(shí)供熱、做好供電負(fù)荷的錯(cuò)峰提供科學(xué)的預(yù)報(bào)指導(dǎo)意見。

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