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地铁毛细管供热技术应用价值分析

2018-05-21辛华钰何智昕周雷

世界家苑 2018年4期
关键词:毛细管换热器节省

辛华钰 何智昕 周雷

摘 要:本文从社会、经济、生态、市场的角度,深入探讨了该技术的应用价值。据测算,若该技术推行至全国在建地铁隧道,每年可节省运营费用30.5亿元,节省标准煤144万吨,减少6.3万吨二氧化碳、3.7万吨灰渣、2.16万吨粉尘颗粒物和2880吨二氧化硫等温室气体或环境污染物的排放,经济、生态效益显著。

关键词:地铁毛细管供热技术;应用价值;经济效益;生态效益

一、社会价值

(一)地铁出行

作为方便快捷的交通工具之一,地铁在市民心目中往往有举足轻重的地位。以青岛市为例,据调查,近92.6%的青岛市民基本上使用地铁出行。其中有近88.2%的市民每月都会乘坐地铁。地铁逐渐成为青岛市民最喜爱的交通工具,具有很高的社会价值。基于此,在地铁的能源结构上提出改进和调整的地铁毛细管技术,将受到地铁相关负责人的高度重视和得广大市民的关注。

(二)技术本身

据调查,88.5%的青岛市民基本不了解地铁毛细管供热技术,而近75%的市民愿意支持毛细管技术的推广。由此可以看出,虽然青岛市民对地铁毛细管技术不了解,但并不影响他们对技术的支持。地铁毛细管技术可以带来可观的经济效益和生态效益,市民对该技术的鼎力支持不仅仅是因为环保,还有技术自身所带来的社会效益切实影响到市民。由此可知地铁毛细管技术蕴含可观的社会价值,收到广大市民的一致认可。

二、经济价值

(一)建设投资

如果以青岛地区建筑总面积1万平方米的地铁站台为例,根据实际尺寸建立模型,模拟得出单位岩土面积下毛细管换热器夏季排热量约为51.9 ,冬季取热量约为69.5 。如果沿长度约为1324m隧道顶部及两侧均布毛细管换热器,。冬季可提供热量1472kW,可满足地上约2.1万平方米建筑的空调熱供应需求。

(二)能源供给

毛细管壁面前端换热热泵系统既可为地铁车站供冷,冬季又可为地上建筑供热。有关资料显示,如采用毛细管前端换热热泵系统,与地铁车站传统空调冷水机组供冷+地上建筑集中供热系统相比,总投资可节省157.2万元,每年节省运行费用39.5万元。

同时,智研咨询发布的《2017-2022年中国城市轨道交通建设市场深度调研及投资前景分析报告》显示,2016年年末,全国又39个城市在建轨道交通,线路长度4870公里,分别比上年增长21.9%。由此得出:如果全国所有在建地铁轨道交通隧道都使用毛细管供热技术,以2016年年末全国范围内在建的4870公里来计算,则全国范围内每个冬季可提供5441.4万千瓦热量,可满足地上约7724.3万平方米建筑的空调热供应需求,每年可节省运营费用为7724.3万平方米*39.5万/1万平方米=30.5亿元,经济效益十分可观。

三、生态价值

地铁毛细管供热技术改变传统供热系统形式,将地铁产生的热量导出用于建筑供热,易于实施,且节能环保。相关资料显示,每燃烧一吨标准煤可产生44千克的二氧化碳,2千克的二氧化硫,26千克灰渣,15千克灰尘,根据经济效益计算可知,若以热电厂燃煤来解决该7724.3万平方米建筑的冬季取暖问题,每千克标准煤热值为7000千卡(29307千焦),则需要5441400KJ/S*(90*24*60*60)S/29307=144万吨标准燃煤,所以,采用地铁毛细管供热技术可节省标准煤144万吨,如果将这些标准燃煤全部用于供热,那么可以连续不间断给十万平方米的区域供暖30年。同时,还可以减少6.3万吨二氧化碳和2880吨的二氧化硫排放,减少3.7万吨灰渣和2.16万吨灰尘的产生。因此,如果该项目可以在全国成功推广,在解决建筑冬季取暖的同时,也将降低大气污染,生态效益十分显著。

四、市场价值

(一)原料市场

传统的供热系统所用的铁质供热热管材质往往成本较高。而毛细管主要以聚丙烯单位组成的高分子为主要材质,是只有碳元素和氢元素组成的有机化合物。由于市场生产高分子塑料的工艺已经日益成熟,市场上现有的毛细管造价和成本普遍偏低。此外,毛细管所用的材料无毒,对环境无害,可以进行充分回收并循环利用。可见,毛细管本身的低成本再加上极高的质量,其市场潜力十分巨大,大规模地使用毛细管可以节省十分可观的成本。

(二)交通市场

在已经建成的地铁隧道中,由于地铁产生大量的热量,所以制冷系统建设显得尤为重要。传统的冷却系统主要使用冷却塔,冷却塔的建设往往带来场地的问题。不仅会对城市景观造成影响,还会带来噪声污染和卫生隐患。一般使用冷却塔的地铁项目在建设初期往往需要投入大量的资金。对于毛细管来说,毛细管作为优秀的换热器,同样可以为地铁散热。将毛细管铺设在地铁隧道内壁上,可以很好地将废热散发出去。相关实验表明:使用毛细管网热泵系统,一段时间后岩土的平均温度为18.2℃,较初始温度升高了3.6℃,且有趋于平稳的趋势。而没有使用毛细管的岩土一段时间后平均岩土温度升高近7℃。说明利用毛细管网作为前端换热器的地源热泵可有效减少地铁隧道岩土的热量堆积。由此,可节省建设冷却塔的成本且无需考虑场地问题。

(三)能源市场

相关资料显示,每千米隧道顶部及两侧均布毛细管换热器时冬季可提供热量约为1112 kW,可满足地上约1.59万平方米建筑的空调热供应需求。从城市供能方式的角度来说,城市供能形式将从单一的锅炉供暖变成锅炉供暖和废热供暖两种形式。那么,供热公司就可省下部分燃烧锅炉所需的成本;对于不使用暖气的城市来说,无论是供暖还是制冷,都需要使用空调完成相关的能量传递工作。使用毛细管供热技术后,能源部门可省下部分发电所需的成本。所以毛细管供热技术的出现,将会导致能源市场的供能模式出现变化,而这种变化可以为市场省下巨额能源投资。所以,毛细管供热技术拥有很明显的能源市场潜力。

参考文献

[1] 胡松涛,施志钢,高号.毛细管壁面换热器用于地铁隧道的可行性分析[J].暖通空调,2015,45(7):14-17.

(作者单位:山东大学(威海))

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