地鐵毛細(xì)管供熱技術(shù)應(yīng)用現(xiàn)有問(wèn)題與對(duì)策分析

辛華鈺 高英梓 林雅潔

【摘 要】為城市地鐵提供動(dòng)力的電能轉(zhuǎn)化為牽引列車運(yùn)動(dòng)的機(jī)械能的同時(shí)，會(huì)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(jī)組散熱效率低、投資高，生態(tài)和經(jīng)濟(jì)價(jià)值較低。為解決此技術(shù)難題，我國(guó)首創(chuàng)了“地鐵毛細(xì)管供熱技術(shù)”，此技術(shù)將毛細(xì)管敷設(shè)在隧道壁面上，收集來(lái)自土壤和活塞風(fēng)傳遞到毛細(xì)管網(wǎng)周圍壁面的熱量，為地上建筑供熱，實(shí)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(xì)管供熱技術(shù)”后，本文提出了幾點(diǎn)應(yīng)用過(guò)程中可能出現(xiàn)的問(wèn)題并針對(duì)性地提出了發(fā)展對(duì)策，以期為此技術(shù)的完善與進(jìn)一步建設(shè)提供新方法與新思路。

【關(guān)鍵詞】地鐵毛細(xì)管供熱技術(shù)；問(wèn)題；對(duì)策

一、存在問(wèn)題

（一）缺少監(jiān)測(cè)系統(tǒng)，后期維修難度大

地鐵毛細(xì)管在安裝前及安裝時(shí)都會(huì)進(jìn)行檢查和測(cè)試，但在鋪設(shè)完成后，由于毛細(xì)管網(wǎng)鋪設(shè)在地鐵隧道內(nèi)部，因此無(wú)法對(duì)其進(jìn)行有效的定期維護(hù)。按照毛細(xì)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(dá)到50年而不損壞，但在實(shí)際工作過(guò)程中，一旦出現(xiàn)毛細(xì)管網(wǎng)管道破裂、內(nèi)部堵塞以及滲水等情況，將無(wú)法及時(shí)被檢測(cè)到，也不易進(jìn)行維修更換。另外，依照現(xiàn)有安裝工藝，地鐵毛細(xì)管貼在地鐵隧道壁上安裝，如果施工質(zhì)量出現(xiàn)問(wèn)題，夾層中留有空氣，將導(dǎo)致其熱阻大大增加，將會(huì)在一定程度上影響換熱質(zhì)量。

（二）供熱價(jià)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(xì)管，計(jì)劃將為地上四萬(wàn)六千平方米的地鐵大廈進(jìn)行供熱，在地鐵公司內(nèi)部進(jìn)行供熱情況的測(cè)試。而根據(jù)青島市泰能熱電集團(tuán)的工作人員介紹，在青島市的其余50多個(gè)站點(diǎn)鋪設(shè)地鐵毛細(xì)管時(shí)，如何就近將熱量供給地上建筑的問(wèn)題有待于進(jìn)一步的探索和解決。青島市目前集中供暖的價(jià)格為每平方米30.4元，在全國(guó)橫向比較已經(jīng)十分低廉，地鐵毛細(xì)管供熱的價(jià)格不太可能低于集中供熱的價(jià)格，在問(wèn)卷調(diào)查中，青島市市民對(duì)地鐵毛細(xì)管供熱項(xiàng)目的了解偏少，在項(xiàng)目實(shí)際推行過(guò)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(bǔ)助方法顯示，青島市將會(huì)按照現(xiàn)有燃煤供熱企業(yè)政策性運(yùn)行補(bǔ)助標(biāo)準(zhǔn)對(duì)使用此技術(shù)集中供暖的居民給予補(bǔ)助，地鐵毛細(xì)管供熱項(xiàng)目是青島重點(diǎn)推廣應(yīng)用的節(jié)能減排科技示范項(xiàng)目，然而，目前為止并沒(méi)有專門針對(duì)此項(xiàng)目制定相應(yīng)的補(bǔ)貼政策，政府在這一方面的扶持力度仍有待加強(qiáng)。因此，毛細(xì)管供熱在向周圍地區(qū)輻射推廣的過(guò)程中，將有可能遇到一定的阻力。

（三）工藝限制要求，施工時(shí)間較嚴(yán)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(yán)格要求，地鐵毛細(xì)管必須鋪設(shè)在隧道壁面內(nèi)部，因此就地鐵毛細(xì)管鋪設(shè)現(xiàn)有的工藝技術(shù)而言，對(duì)已建成的地鐵進(jìn)行改造和加裝是不能實(shí)現(xiàn)的，地鐵毛細(xì)管的鋪設(shè)只能安排在地鐵新建的過(guò)程中。

青島地鐵與青島睿和新能源公司合作施工的過(guò)程中，曾因?yàn)榻徊媸┕f(xié)調(diào)問(wèn)題導(dǎo)致計(jì)劃內(nèi)的地鐵2號(hào)線泰山路站地鐵段未能及時(shí)安裝毛細(xì)管，在毛細(xì)管鋪設(shè)過(guò)程中，鋪設(shè)的相關(guān)技術(shù)單位必須與地鐵方面進(jìn)行時(shí)間和工序上的協(xié)調(diào)，這在一定程度上給毛細(xì)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(fù)荷比熱負(fù)荷高[2]，季節(jié)性熱平衡與普通熱平衡不同，地鐵毛細(xì)管的制冷與供熱需求差距較大，難以在春秋兩個(gè)恢復(fù)期使得熱量達(dá)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(duì)策

（一）加大政策扶植力度

作為青島市重點(diǎn)推廣應(yīng)用的節(jié)能減排科技示范項(xiàng)目，政府應(yīng)在項(xiàng)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(bǔ)貼。

根據(jù)青島市政策，采用可再生能源可獲得政府補(bǔ)貼30元/m2，青島市地鐵站臺(tái)建筑面積約1萬(wàn)平方米，初期建設(shè)投資實(shí)際需要384.4萬(wàn)元，每年供冷和供熱運(yùn)行費(fèi)用為63.5萬(wàn)，為保證熱源能夠以合理價(jià)格供給居民及商戶使用，政府應(yīng)當(dāng)對(duì)使用地鐵毛細(xì)管供熱的建筑給予清潔能源供暖的補(bǔ)貼，以推動(dòng)清潔能源供熱在青島市的發(fā)展以及地鐵毛細(xì)管供熱項(xiàng)目在全國(guó)的推廣。

（二）創(chuàng)新研發(fā)施工工藝

當(dāng)前地鐵毛細(xì)管必須在地鐵建設(shè)過(guò)程中與地鐵建設(shè)方協(xié)調(diào)交叉施工，這將給毛細(xì)管鋪設(shè)帶來(lái)許多限制，并且對(duì)于已建成的地鐵，無(wú)法增設(shè)地鐵毛細(xì)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(xì)管的施工工藝，可以大大增加此項(xiàng)目在全國(guó)推廣的價(jià)值。

針對(duì)目前的供冷供熱期不同以及冷熱負(fù)荷不一致導(dǎo)致的土壤熱失衡會(huì)在一段時(shí)間的運(yùn)行后導(dǎo)致整個(gè)系統(tǒng)的效率降低的問(wèn)題，可以考慮與土壤蓄能系統(tǒng)集成或是使用太陽(yáng)能蓄熱進(jìn)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(yùn)行。

（三）增大宣傳普及力度

目前，青島市地鐵毛細(xì)管供熱項(xiàng)目相關(guān)的宣傳和報(bào)道較少，在實(shí)地走訪和問(wèn)卷調(diào)查中，本市市民甚至是地鐵內(nèi)部人員多數(shù)也對(duì)此項(xiàng)目并不熟悉，這將給項(xiàng)目的進(jìn)一步推行帶來(lái)問(wèn)題，也削弱了項(xiàng)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(xì)管供熱項(xiàng)目一機(jī)雙效、變廢為寶的突出優(yōu)點(diǎn)，展示項(xiàng)目在生態(tài)效益、經(jīng)濟(jì)效益、社會(huì)效益等方面的優(yōu)越之處，鼓勵(lì)更多建筑使用地鐵毛細(xì)管項(xiàng)目的熱源進(jìn)行供熱。

三、結(jié)論

目前，地鐵毛細(xì)管供熱技術(shù)正處在從實(shí)驗(yàn)室走向市場(chǎng)的關(guān)鍵節(jié)點(diǎn)階段，勢(shì)必會(huì)暴露出許多問(wèn)題，文中所敘述的針對(duì)政策性、技術(shù)性、宣傳性等方面的問(wèn)題就是其中較為突出的幾個(gè)問(wèn)題，但另一方面，我們也應(yīng)當(dāng)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(guó)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(wèn)題得到很好的解決，在不久的將來(lái)，其在生態(tài)、經(jīng)濟(jì)、社會(huì)等諸多方面不可替代的優(yōu)勢(shì)將得以很好的展現(xiàn)。

【參考文獻(xiàn)】

[1]任鵬，田碩云，鈄范華.毛細(xì)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(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（07）：14-17.