地鐵毛細(xì)管供熱技術(shù)應(yīng)用價(jià)值分析

辛華鈺 何智昕 周雷

摘 要：本文從社會(huì)、經(jīng)濟(jì)、生態(tài)、市場(chǎng)的角度，深入探討了該技術(shù)的應(yīng)用價(jià)值。據(jù)測(cè)算，若該技術(shù)推行至全國(guó)在建地鐵隧道，每年可節(jié)省運(yùn)營(yíng)費(fèi)用30.5億元，節(jié)省標(biāo)準(zhǔn)煤144萬(wàn)噸，減少6.3萬(wàn)噸二氧化碳、3.7萬(wàn)噸灰渣、2.16萬(wàn)噸粉塵顆粒物和2880噸二氧化硫等溫室氣體或環(huán)境污染物的排放，經(jīng)濟(jì)、生態(tài)效益顯著。

關(guān)鍵詞：地鐵毛細(xì)管供熱技術(shù)；應(yīng)用價(jià)值；經(jīng)濟(jì)效益；生態(tài)效益

一、社會(huì)價(jià)值

（一）地鐵出行

作為方便快捷的交通工具之一，地鐵在市民心目中往往有舉足輕重的地位。以青島市為例，據(jù)調(diào)查，近92.6%的青島市民基本上使用地鐵出行。其中有近88.2%的市民每月都會(huì)乘坐地鐵。地鐵逐漸成為青島市民最喜愛的交通工具，具有很高的社會(huì)價(jià)值?；诖?，在地鐵的能源結(jié)構(gòu)上提出改進(jìn)和調(diào)整的地鐵毛細(xì)管技術(shù)，將受到地鐵相關(guān)負(fù)責(zé)人的高度重視和得廣大市民的關(guān)注。

（二）技術(shù)本身

據(jù)調(diào)查，88.5%的青島市民基本不了解地鐵毛細(xì)管供熱技術(shù)，而近75%的市民愿意支持毛細(xì)管技術(shù)的推廣。由此可以看出，雖然青島市民對(duì)地鐵毛細(xì)管技術(shù)不了解，但并不影響他們對(duì)技術(shù)的支持。地鐵毛細(xì)管技術(shù)可以帶來(lái)可觀的經(jīng)濟(jì)效益和生態(tài)效益，市民對(duì)該技術(shù)的鼎力支持不僅僅是因?yàn)榄h(huán)保，還有技術(shù)自身所帶來(lái)的社會(huì)效益切實(shí)影響到市民。由此可知地鐵毛細(xì)管技術(shù)蘊(yùn)含可觀的社會(huì)價(jià)值，收到廣大市民的一致認(rèn)可。

二、經(jīng)濟(jì)價(jià)值

（一）建設(shè)投資

如果以青島地區(qū)建筑總面積1萬(wàn)平方米的地鐵站臺(tái)為例，根據(jù)實(shí)際尺寸建立模型，模擬得出單位巖土面積下毛細(xì)管換熱器夏季排熱量約為51.9 ，冬季取熱量約為69.5 。如果沿長(zhǎng)度約為1324m隧道頂部及兩側(cè)均布毛細(xì)管換熱器，。冬季可提供熱量1472kW，可滿足地上約2.1萬(wàn)平方米建筑的空調(diào)熱供應(yīng)需求。

（二）能源供給

毛細(xì)管壁面前端換熱熱泵系統(tǒng)既可為地鐵車站供冷，冬季又可為地上建筑供熱。有關(guān)資料顯示，如采用毛細(xì)管前端換熱熱泵系統(tǒng)，與地鐵車站傳統(tǒng)空調(diào)冷水機(jī)組供冷+地上建筑集中供熱系統(tǒng)相比，總投資可節(jié)省157.2萬(wàn)元，每年節(jié)省運(yùn)行費(fèi)用39.5萬(wàn)元。

同時(shí)，智研咨詢發(fā)布的《2017-2022年中國(guó)城市軌道交通建設(shè)市場(chǎng)深度調(diào)研及投資前景分析報(bào)告》顯示，2016年年末，全國(guó)又39個(gè)城市在建軌道交通，線路長(zhǎng)度4870公里，分別比上年增長(zhǎng)21.9%。由此得出：如果全國(guó)所有在建地鐵軌道交通隧道都使用毛細(xì)管供熱技術(shù)，以2016年年末全國(guó)范圍內(nèi)在建的4870公里來(lái)計(jì)算，則全國(guó)范圍內(nèi)每個(gè)冬季可提供5441.4萬(wàn)千瓦熱量，可滿足地上約7724.3萬(wàn)平方米建筑的空調(diào)熱供應(yīng)需求，每年可節(jié)省運(yùn)營(yíng)費(fèi)用為7724.3萬(wàn)平方米*39.5萬(wàn)/1萬(wàn)平方米=30.5億元，經(jīng)濟(jì)效益十分可觀。

三、生態(tài)價(jià)值

地鐵毛細(xì)管供熱技術(shù)改變傳統(tǒng)供熱系統(tǒng)形式，將地鐵產(chǎn)生的熱量導(dǎo)出用于建筑供熱，易于實(shí)施，且節(jié)能環(huán)保。相關(guān)資料顯示，每燃燒一噸標(biāo)準(zhǔn)煤可產(chǎn)生44千克的二氧化碳，2千克的二氧化硫，26千克灰渣，15千克灰塵，根據(jù)經(jīng)濟(jì)效益計(jì)算可知，若以熱電廠燃煤來(lái)解決該7724.3萬(wàn)平方米建筑的冬季取暖問題，每千克標(biāo)準(zhǔn)煤熱值為7000千卡（29307千焦），則需要5441400KJ/S*（90*24*60*60）S/29307=144萬(wàn)噸標(biāo)準(zhǔn)燃煤，所以，采用地鐵毛細(xì)管供熱技術(shù)可節(jié)省標(biāo)準(zhǔn)煤144萬(wàn)噸，如果將這些標(biāo)準(zhǔn)燃煤全部用于供熱，那么可以連續(xù)不間斷給十萬(wàn)平方米的區(qū)域供暖30年。同時(shí)，還可以減少6.3萬(wàn)噸二氧化碳和2880噸的二氧化硫排放，減少3.7萬(wàn)噸灰渣和2.16萬(wàn)噸灰塵的產(chǎn)生。因此，如果該項(xiàng)目可以在全國(guó)成功推廣，在解決建筑冬季取暖的同時(shí)，也將降低大氣污染，生態(tài)效益十分顯著。

四、市場(chǎng)價(jià)值

（一）原料市場(chǎng)

傳統(tǒng)的供熱系統(tǒng)所用的鐵質(zhì)供熱熱管材質(zhì)往往成本較高。而毛細(xì)管主要以聚丙烯單位組成的高分子為主要材質(zhì)，是只有碳元素和氫元素組成的有機(jī)化合物。由于市場(chǎng)生產(chǎn)高分子塑料的工藝已經(jīng)日益成熟，市場(chǎng)上現(xiàn)有的毛細(xì)管造價(jià)和成本普遍偏低。此外，毛細(xì)管所用的材料無(wú)毒，對(duì)環(huán)境無(wú)害，可以進(jìn)行充分回收并循環(huán)利用?？梢?，毛細(xì)管本身的低成本再加上極高的質(zhì)量，其市場(chǎng)潛力十分巨大，大規(guī)模地使用毛細(xì)管可以節(jié)省十分可觀的成本。

（二）交通市場(chǎng)

在已經(jīng)建成的地鐵隧道中，由于地鐵產(chǎn)生大量的熱量，所以制冷系統(tǒng)建設(shè)顯得尤為重要。傳統(tǒng)的冷卻系統(tǒng)主要使用冷卻塔，冷卻塔的建設(shè)往往帶來(lái)場(chǎng)地的問題。不僅會(huì)對(duì)城市景觀造成影響，還會(huì)帶來(lái)噪聲污染和衛(wèi)生隱患。一般使用冷卻塔的地鐵項(xiàng)目在建設(shè)初期往往需要投入大量的資金。對(duì)于毛細(xì)管來(lái)說(shuō)，毛細(xì)管作為優(yōu)秀的換熱器，同樣可以為地鐵散熱。將毛細(xì)管鋪設(shè)在地鐵隧道內(nèi)壁上，可以很好地將廢熱散發(fā)出去。相關(guān)實(shí)驗(yàn)表明：使用毛細(xì)管網(wǎng)熱泵系統(tǒng)，一段時(shí)間后巖土的平均溫度為18.2℃，較初始溫度升高了3.6℃，且有趨于平穩(wěn)的趨勢(shì)。而沒有使用毛細(xì)管的巖土一段時(shí)間后平均巖土溫度升高近7℃。說(shuō)明利用毛細(xì)管網(wǎng)作為前端換熱器的地源熱泵可有效減少地鐵隧道巖土的熱量堆積。由此，可節(jié)省建設(shè)冷卻塔的成本且無(wú)需考慮場(chǎng)地問題。

（三）能源市場(chǎng)

相關(guān)資料顯示，每千米隧道頂部及兩側(cè)均布毛細(xì)管換熱器時(shí)冬季可提供熱量約為1112 kW，可滿足地上約1.59萬(wàn)平方米建筑的空調(diào)熱供應(yīng)需求。從城市供能方式的角度來(lái)說(shuō)，城市供能形式將從單一的鍋爐供暖變成鍋爐供暖和廢熱供暖兩種形式。那么，供熱公司就可省下部分燃燒鍋爐所需的成本；對(duì)于不使用暖氣的城市來(lái)說(shuō)，無(wú)論是供暖還是制冷，都需要使用空調(diào)完成相關(guān)的能量傳遞工作。使用毛細(xì)管供熱技術(shù)后，能源部門可省下部分發(fā)電所需的成本。所以毛細(xì)管供熱技術(shù)的出現(xiàn)，將會(huì)導(dǎo)致能源市場(chǎng)的供能模式出現(xiàn)變化，而這種變化可以為市場(chǎng)省下巨額能源投資。所以，毛細(xì)管供熱技術(shù)擁有很明顯的能源市場(chǎng)潛力。

參考文獻(xiàn)

[1] 胡松濤，施志鋼，高號(hào).毛細(xì)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（7）：14-17.

（作者單位：山東大學(xué)（威海））