[科普中國(guó)]-南方人取暖全靠抖？科學(xué)告訴你關(guān)于集中供暖的事

你在南方的艷陽里穿著貂，我在北方的寒夜里吃著雪糕——這大概是那些自嘲“我是一匹來自北方的狼卻在南方凍成了狗”，因工作學(xué)習(xí)到南方后面對(duì)冬季取暖而發(fā)愁的人群內(nèi)心寫照。那么集中供熱是從什么時(shí)候開始的呢？集中供熱分區(qū)劃線的依據(jù)又是什么呢？ 我國(guó)現(xiàn)在在北方廣泛實(shí)行的集中供熱制度來源于當(dāng)年的蘇聯(lián)：在建國(guó)初期，因?yàn)閷?duì)抗美帝，我們使用“一邊倒”的外交策略，新中國(guó)接近于一窮二白的家底，于是各行各業(yè)向蘇聯(lián)學(xué)習(xí)。而蘇聯(lián)則是當(dāng)時(shí)世界集中供熱規(guī)模最大的國(guó)家，蘇聯(lián)熱電廠建設(shè)開始于三十年代，在四十年代發(fā)展較快，1980年全國(guó)共有熱電廠約為1000座，供熱機(jī)組的總?cè)萘窟_(dá)6800萬千瓦以上，占火力發(fā)電機(jī)組總?cè)萘康?8%左右。這些電廠向800個(gè)城鎮(zhèn)及工業(yè)區(qū)供熱，供熱管道干線長(zhǎng)約2200公里。當(dāng)然蘇聯(lián)采用這樣集中供熱是有自身?xiàng)l件的：首先蘇聯(lián)有著豐富的煤炭資源（見下圖），是建立大量熱電廠的物質(zhì)資本。接下來是知識(shí)點(diǎn)了?。?！回想一下當(dāng)時(shí)蘇聯(lián)革命成功的道路——占領(lǐng)重要城市，這是與當(dāng)時(shí)的前政權(quán)和國(guó)情相適應(yīng)的，沙俄帝國(guó)擁有廣闊的國(guó)土，但是人口數(shù)卻不多，人口主要集中在重要的城市之中。所以接盤的蘇聯(lián)當(dāng)時(shí)只需要圍繞城市建立提供電源的熱電廠，發(fā)電余下的熱水就可以提供給市民供暖，就可以解決絕大多數(shù)人民的取暖問題。我國(guó)的集中供熱體系就是在這一經(jīng)驗(yàn)上建立的。我國(guó)集中供暖制度始于20世紀(jì)的50年代，參照當(dāng)時(shí)蘇聯(lián)的模式，初步建立了住宅鍋爐供暖體系。蘇聯(lián)援建的156個(gè)重點(diǎn)建設(shè)項(xiàng)目中涉及熱電和煤炭行業(yè)的項(xiàng)目，總數(shù)超過三分之一，每個(gè)省份基本上均有涉及這兩種項(xiàng)目。當(dāng)然我們之所以也選擇同蘇聯(lián)相仿的熱電體系，也是因?yàn)槲覈?guó)的煤炭資源同樣十分豐富。那么現(xiàn)在備受爭(zhēng)議的集中供熱區(qū)界線又是如何劃分的呢？劃分的依據(jù)依然是使用蘇聯(lián)的經(jīng)驗(yàn)。根據(jù)前蘇聯(lián)的氣候計(jì)算方法規(guī)定，室外溫度5攝氏度以下定義為冬天。因此，只有累年日平均氣溫穩(wěn)定低于或等于5℃的日數(shù)大于或等于90天才會(huì)被被界定為集中供暖的地區(qū)，主要包括華北、東北、西北等地區(qū)。看了上圖蘇聯(lián)的行政界線，你就會(huì)明白當(dāng)時(shí)蘇聯(lián)其實(shí)是沒有這種顧慮的，雖然其國(guó)土面積廣大，但均位于寒帶亞寒帶的區(qū)域，蘇聯(lián)只要有能力就均需要供熱，沒有其他選項(xiàng)。而由于我國(guó)在建設(shè)初期經(jīng)濟(jì)水平落后，能源緊缺，節(jié)約經(jīng)濟(jì)成本的前提下，優(yōu)先考慮氣候更寒冷的北方地區(qū)，以至于想河南這些地方都不進(jìn)行集中供熱了。當(dāng)然從那時(shí)起，如同住房等其他社會(huì)福利一樣，供暖成為計(jì)劃經(jīng)濟(jì)時(shí)代北方的一項(xiàng)重要的社會(huì)福利事業(yè)，曾是社會(huì)主義制度優(yōu)越性的體現(xiàn)。但像中國(guó)這樣以地理界限劃分供暖區(qū)域，其存在開始備受爭(zhēng)議，大家開始比較世界各國(guó)的冬季取暖模式，覺得無論是集中供暖的俄羅斯(即前蘇聯(lián)核心國(guó)家)還是分戶供暖的歐洲各國(guó)都比現(xiàn)行的集中供熱方式更先進(jìn)。隨著人民生活水平的提高，我們渴望集中供熱和能夠提供集中供熱的范圍越來越靠南，現(xiàn)在已經(jīng)逐漸的接近合理的范圍——分界線略超過1月氣溫零度等溫線。所以，我們就認(rèn)真審視一下，我國(guó)的供暖方式是不是真的不合理。細(xì)究一下，世界上供暖模式可以大致分為兩類，一種是有人管的（說起來有種專制的感覺），源于前蘇聯(lián)的集中供暖，組建熱網(wǎng)，大到城市管網(wǎng)供暖，小到一個(gè)小區(qū)或者一個(gè)單位，集中供熱，通過管網(wǎng)將高溫?zé)崴偷角Ъ胰f戶。另一種方式是沒人管的包暖到戶（說起來感覺挺慘的），源于歐洲的分戶供暖。每戶均有自己的供暖設(shè)備，在自己的單元內(nèi)循環(huán)加熱取暖，與大網(wǎng)供暖相比減少了供暖管網(wǎng)的長(zhǎng)度，并且能自己決定供暖的時(shí)間，與集中供暖比較體現(xiàn)出“行為節(jié)能”的優(yōu)勢(shì)。與我國(guó)相鄰的俄羅斯、朝鮮、韓國(guó)以及芬蘭、加拿大都實(shí)行集中供暖。如俄羅斯聯(lián)邦政府推行集中供暖政策，80%以上俄羅斯公民是參加了集體供暖的，供暖時(shí)間從10月一直到次年5月，費(fèi)用由集中供暖地區(qū)居民和當(dāng)?shù)卣⒙?lián)邦政府共同承擔(dān)。再查看下圖，你會(huì)發(fā)現(xiàn)這些國(guó)家基本上都位于全球一月等溫線圖-10度以下的區(qū)間內(nèi)，集中供熱不僅僅社會(huì)的體制的產(chǎn)物，相較于分戶供暖，集中供熱的熱機(jī)效率更高，而總體成本其實(shí)較分戶供暖更低，能夠面對(duì)更寒冷的天氣，更適合24小時(shí)連續(xù)供熱，保證室內(nèi)的溫度。不僅如此，供熱模式還會(huì)受經(jīng)濟(jì)和習(xí)慣的影響。韓國(guó)住宅供暖分兩種方式：集中供暖和單獨(dú)供暖。整體上使用集中供熱，而又使用單獨(dú)供暖作為補(bǔ)充。寫字樓和大中型商店以及密集度高的居民區(qū)等均采用這種集中方式。此外，韓國(guó)對(duì)使用電熱膜（見下圖）供暖系統(tǒng)很重視，而且得到廣泛應(yīng)用。低溫輻射電熱膜供暖系統(tǒng)是世界上先進(jìn)的供暖方式之一，低溫輻射電熱膜供暖系統(tǒng)以電力為能源，以電熱膜為發(fā)熱體，將熱量以輻射的形式傳入房間，地面和墻壁等密實(shí)物體被首先加熱，并將熱量均勻地傳至整個(gè)房間，空氣清新舒適，給人一種在陽光下的感覺。電熱膜供暖系統(tǒng)因?yàn)槿∠伺瘹馄凸苈?，相?dāng)于增加了室內(nèi)使用面積，整個(gè)系統(tǒng)使用壽命長(zhǎng)，免維護(hù)，免維修。這一供暖方式可分戶、分單元或樓層實(shí)行計(jì)量，用戶可自由控制用電量。同樣是經(jīng)濟(jì)水平很高的歐美國(guó)家則采用不同的取暖策略，雖然也有很大區(qū)域處于較高的緯度，但基本上都選擇了獨(dú)立供熱的模式，使用壁爐這一傳統(tǒng)，在其中有著重要的影響。在歐美家庭中，壁爐的家庭裝修的地位，在電視機(jī)出現(xiàn)前沒有什么可與之抗衡：在漫長(zhǎng)的歷史中，中央灶臺(tái)是唯一給房子供暖的設(shè)施，隨著住宅房間的增多和功能的日趨復(fù)雜，專用的取火采暖的壁爐就從爐灶的功能中分離出來，逐漸成為取暖設(shè)備的主導(dǎo)。當(dāng)然促成壁爐成為歐美家庭首選供暖方式的原因還不止這么簡(jiǎn)單，比如東西方烹飪的不同方式使得早期普通家庭里的壁爐還兼具烘烤的功能。同時(shí)西方建筑風(fēng)格偏向于大，特別是大廳（客廳）要大，所以很大程度上會(huì)有采光不足等問題，而壁爐的火源就明露在居室內(nèi)，而不像中國(guó)的火炕是內(nèi)置的，可以讓人們直接感受到火焰。在西方人眼里，直接享受到壁爐的爐火是非常溫馨、浪漫的事情，這是一種看得見的溫暖，也是長(zhǎng)期深植在骨子里的習(xí)慣。在歐美家庭裝修中，哪怕主體能源一直發(fā)生著變化：煤炭、煤氣和電，但壁爐卻雷打不動(dòng)，并且演變的更加高效、舒適和方便；壁爐也一直處于室內(nèi)裝飾風(fēng)格的核心位置，并成為室內(nèi)風(fēng)格最重要的表現(xiàn)部件。壁爐堪稱人類歷史上能夠?qū)?shí)用和美觀有效地結(jié)合在一起的偉大發(fā)明，它不僅提供生理的舒適，更是視覺享受，這樣能夠充分展示個(gè)人風(fēng)格的供暖設(shè)備足以打敗能夠提供高效和低價(jià)的集中供熱系統(tǒng)。最后說一下日本，因?yàn)橐坏┯惺裁粗贫壬系挠懻?，大家都喜歡同日本對(duì)比。但是，日本根本沒有想象得那么冷。你以為冬天的日本是這樣的。但如果真是三九四九門外凍死狗的天氣，還能在雪景中排出那么多的唯美的照片和感人的偶像劇么，去過雪鄉(xiāng)或者哈爾濱看冰燈的朋友知道，如果沒有點(diǎn)措施，手機(jī)相機(jī)分分鐘會(huì)凍到開不開機(jī)。所以，實(shí)際上日本的雪的本質(zhì)更接近于這樣的。或這樣的基本上都可以達(dá)到紅葉或櫻花共雪一色的美景，室外溫度并不十分低。首先日本雪景基本上都取自于北海道地區(qū)，這個(gè)地區(qū)在緯度上同我國(guó)的東北三省的緯度接近。但這不是重點(diǎn)，重點(diǎn)是北海道地區(qū)冬季亞洲高壓勢(shì)力強(qiáng)，盛行的西北風(fēng)（而不是西南風(fēng)）從日本海吹向西部沿海，加上沿岸地形抬升作用形成降水，同時(shí)還受日本暖流的影響，對(duì)沿岸的增溫增濕作用。北海道雖為溫帶季風(fēng)但是海洋性強(qiáng)，所以冬季也較濕潤(rùn)，會(huì)給該地區(qū)帶來海量的降雪，所以只要溫度適宜，整個(gè)日本的降雪都會(huì)比較多。對(duì)照下圖（日本一月平均氣溫等值線圖）你會(huì)發(fā)現(xiàn)大半個(gè)日本都在0度等溫線以上。而即便是北海道地區(qū)不像我國(guó)同緯度的東北或西北地區(qū)（當(dāng)然我國(guó)東北地區(qū)環(huán)渤海地區(qū)在冬季也不是那么冷，但往內(nèi)陸地區(qū)去，你會(huì)覺得“人的下巴在冬天是一個(gè)多么沒用的物件”）那種干冷。再參照下面的日本人口分布圖，可見其國(guó)民分主要布在零度等溫線以上的地區(qū)，以上兩點(diǎn)使得日本并沒有大范圍的實(shí)行集中供熱。并不是非常寒冷的自然條件，加上捉襟見肘的資源國(guó)情，以及相對(duì)較高的經(jīng)濟(jì)發(fā)展程度，依靠獨(dú)立供暖模式，并在建筑保暖性和先進(jìn)的取暖設(shè)備上做足文章，就足以對(duì)抗實(shí)際意義上的暖冬了。話題回到我國(guó)，我國(guó)城市集中供熱事業(yè)，是建國(guó)以后第一個(gè)五年計(jì)劃期間開始發(fā)展起來的。1978年以前，由于各種原因，城市集中供熱的發(fā)展速度相當(dāng)緩慢。三中全會(huì)以來，在國(guó)家的重視和大力扶持下，我國(guó)北方城市采取多種途徑，因地制宜，廣開熱源，大力對(duì)集中供熱事業(yè)進(jìn)行發(fā)展，并取得了一定的成績(jī)。到一九八三年年底，北方102個(gè)城市中，建立集中供熱設(shè)施已有17個(gè)城市，共敷設(shè)供熱管道六百余公里，供熱面積3000萬平方米，且兼供了部分生產(chǎn)用蒸汽。平均每年可節(jié)約標(biāo)準(zhǔn)煤一百余萬噸，減少城市煙塵56000噸，減少有害氣體二氧化硫38000噸。（見PM2.5全球分布圖，其實(shí)同是否集中供熱并沒有太大的聯(lián)系）發(fā)展至今，我國(guó)氣候嚴(yán)寒和寒冷地區(qū)的19個(gè)省、直轄市、自治區(qū)的134個(gè)地級(jí)以上的大、中城市都有集中供熱熱力網(wǎng)設(shè)施，正在向大型化發(fā)展，截至2016年全國(guó)集中供熱主干管長(zhǎng)達(dá)17.74萬公里。到2016年，全國(guó)集中供熱面積達(dá)61.84億平方米，從2005年開始每年以2~3億平方米速度增長(zhǎng)，其中，住宅供熱面積占70%左右。中國(guó)供熱信息網(wǎng)顯示進(jìn)入2016年，發(fā)展較快的北京供熱面積達(dá)5.76億平方米，遼寧供熱面積9.17億平方米，吉林4.42億平方米，黑龍江4.98億平方米、天津3.5億平方米，河北4.87億平方米，山西4.4億平方米，內(nèi)蒙古4.1億平方米，新疆2.57億平方米，山東7.44億平方米。對(duì)照我國(guó)人口分布圖和前面1月等溫線分布圖，現(xiàn)行集中供暖政策基本上是可以滿足大多數(shù)人在冬季的供暖需求的。目前，我國(guó)城市集中供熱廣泛應(yīng)用的熱源形式主要是熱電廠和區(qū)域鍋爐房，集中供熱所用能源仍以煤炭為主，并逐漸進(jìn)行煤改氣，但今年進(jìn)入取暖期后，天然氣的使用量爆表，河北等地區(qū)一度達(dá)到橙色預(yù)警。但目前這個(gè)行為在一定程度上值得商榷，一方面以煤炭進(jìn)行集中供熱的一個(gè)重要原因就是大型熱機(jī)的效率高，同時(shí)有專業(yè)的除塵除硫設(shè)備，對(duì)環(huán)境影響小，但是一旦將燃料改為天然氣，這種優(yōu)勢(shì)就會(huì)變得不明顯。作者：科普?qǐng)F(tuán)隊(duì)：科了個(gè)普。成員包括海外知名大學(xué)、國(guó)內(nèi)名校、中科院的教職員，博士生。關(guān)注科學(xué)普及、文化傳播、中外交流相關(guān)的所有領(lǐng)域。文章由企鵝科學(xué)和科普中國(guó)聯(lián)合推出轉(zhuǎn)載請(qǐng)注明來自“科普中國(guó)”