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支撑传统供热的"工业锅炉"、"水力平衡"及"节能环保",到底是"三块基石"还是"三坨鸡屎"?内卷化的传统供热亟需一场技术革新
栏目:科技创新 发布时间:2020-10-29
    支撑传统供热的“工业锅炉”、“水力平衡”及“节能环保”,到底是“三块基石”还是“三坨鸡屎”?这,既是"哲学命题",更是"工程问题"。     

    支撑传统供热的“工业锅炉”、“水力平衡”及“节能环保”,到底是“三块基石”还是“三坨鸡屎”?这,既是"哲学命题",更是"工程问题"。

       传统供热内卷化

       内卷化(involution)定义是:内卷化是一种社会或者文化模型,在某一个发展阶段达到一种确定的形式之后,变得停滞不前,或者无法转化为另一种更高级模式的现象。

       “内卷化”一词来源于拉丁语,一般用来解释一些“有增长、无发展”、“习惯固化”、“路径守旧”、难以突破”等问题。就像一棵成熟了的卷心菜,始终在原地卷着,既不会再长高了,也不会再变大了,长期停留在一种简单的自我重复状态。内卷化效应意思就是,长期从事一项相同的工作,并且保持在一定的层面,没有任何变化和改观,这种行为通常是一种自我懈怠,自我消耗的事情。

       一个行业内卷化的典型标志,就是这个行业开始派生出各种野生歧视。

       一个行业内卷化的典型标志,就是这个行业开始各种白嫖、底层互撕。

       一个行业内卷化的典型标志,就是这个行业开始出现不正当和潜规则。

       一个行业内卷化的典型标志,就是这个行业开始出现激烈的无效竞争。

       一个行业内卷化的典型标志,就是这个行业想要赚钱,只能靠对极限压榨人力和效率。

       内卷化,说白了就是“体系内部的残酷竞争和残酷互撕”。供热界,真的太需要一场技术革新了,真的太需要下一轮技术大爆炸了。只有技术爆炸,才能带来新的增量和新的红利,才能引发机会爆炸。

       做为热源的工业锅炉

       性能趋向稳定的工业锅炉用做"变负荷"运行的供热热源,被动接受工业锅炉在供热方面的劣势,是传统"供热人"的无奈&尴尬:创新意识淡薄,研发能力脆弱。只好且只能找其它行业"去借用"、"去搬抄"而不是借鉴-->移植-->技改-->升级。所以,传统"供热人"没有鲜明行业特色的供热热源,直到热泵技术的蓬勃而出。

       热网输配的水力平衡

       "水力平衡"一词,是行业外来词,我国的水力平衡理论知识源自欧洲。孰不知,欧洲暖通水系统中的采暖和制冷管路往往是分开的,与国内大量采用两管制水系统有着明显的不同孰不知,暖通水系统中除了冷态的"水力",还有热态的"热力",更有动态的"算力"水力+热力+算力"三力合一",方可还原"数据模型"真实性,才是具有行业特色的解决方案。水力平衡,是判断一个人真懂或假懂供热的"关键词"——张嘴闭嘴"水力平衡"者,必是供热界的"江湖XX"。

       基于工业锅炉的节能环保

       直至如今,传统"供热人"嘴中的节能环保,都是基于工业锅炉而非行业的真实。譬如,所谓的燃气锅炉低氮燃烧工艺,则实让传统"供热人"交了一笔大大的"智商税"    

支撑传统供热的"工业锅炉"、"水力平衡"及"节能环保",到底是"三块基石"还是"三坨鸡屎"?内卷化的传统供热亟需一场技术革新(图1)

       "泵"系供热工程

       热泵(洁能&节能技术;储电蓄热&蓄冷技术);

       内能热泵(热媒"分子热运动&分子势能"自热技术+虚拟蓄热技术);

       蒸汽泵(激波混热技术);

       输配泵(激波节电技术);

       水锤泵(热网最不利环节无动力增压技术);

       … …

     数字化时代的清洁能源,谁可拯救“迷失”的暖通信仰?——热泵技术,即"变负荷"供热热源:梯级提质,多能互补;耦合升温,能效倍增。其中的(N套室内大功率)电力驱动型耦合热泵+(1~2套室内多功率)燃气驱动型耦合热泵,这样的组合,可以补偿严寒期超低温,提高室内气流温度。同时平衡燃气行业的顾虑。

       热泵节能、热泵洁能、热泵发电、热泵储电、热泵蓄热、热泵蓄冷… …  

       人工环境暖通文化

       建筑,从洪荒人类的洞穴到树巢,再至今时今日的鳞次栉比的高楼大厦,它都在体现与鉴证着人类文明的发展与进步。在人类空前文明的今天,建筑的意义已不再是简单的遮风挡雨,而更是一种人文的体现。随着人们健康舒适意识的加强,越来越多的人们开始追求舒适的室内环境。人的一生中有80%以上的时间是在房内度过的,良好的房内热环境对人体的健康舒适和工作效率都会产生积极有利的影响。人的热感觉和舒适感不能视为同一概念,舒适感具有更广泛的含义,除了与空气温度、湿度相关外,还与气流速度、房内空气品质密切相关,而热感觉在舒适感中无疑起着举足轻重的作用。

       房,本义指正室左右的屋子;泛指住人或放东西的建筑物;引申为形状像房的东西,还可指官署单位名;又作星名,二十八宿之一,东方苍龙七宿的第四宿,有星四颗。

       室,本义是供人居住寝卧的房间,后来具体是指堂屋后面正中的那个房间。再后来具有房间性质的场所,都可以称作"室",如居室、房间、办公室、科室等。又引申有房屋、家人、家产、妻子、朝廷、坟墓。某些有空间性质的事物也可称作"室",如心室和刀剑的鞘等。

支撑传统供热的"工业锅炉"、"水力平衡"及"节能环保",到底是"三块基石"还是"三坨鸡屎"?内卷化的传统供热亟需一场技术革新(图2)   物理属性人工环境,即场景现实;信息属性人工环境,即虚拟现实

       人工环境工程,也称人工气候环境工程,是指利用人工科技手段模拟控制房内的气候与环境,而被模拟或控制的房内小气候(所谓小气候,是有区别于大自然的大气候的)与环境不受外界自然气候与环境的影响。譬如:模拟春夏秋冬气候环境的人工气候室,用于研究、试验、检测的恒温恒湿实验室,用于高精度及无菌状态下生产的无尘车间、无尘无菌室、制药车间、无菌手术室,我们常见的冷藏冷库、中央空调,等等,都是人工气候环境系统工程的应用。

       虚拟现实系统(Virtual Reality System,简称VR;又译作灵境、幻真)是近年来出现的图形图像领域的高新技术,也被称为灵境技术或人工环境。虚拟现实是利用电脑模拟产生一个三度空间的虚拟世界,提供使用者关于视觉、听觉、触觉等感官的模拟,让使用者如同身临其境一般,可以及时、没有限制地观察三度空间内的事物。

       应用场景

       人工环境应用场景:住宅;商用;公建。技术形式:人工气候箱;人工气候房;"人工气候箱+人工气候房"混合形式。

       如何人工调节气候环境?利用人工气候室:全自动进行房内控温控湿。"人工气候箱+人工气候房"混合形式,在充分利用自然资源的基础上, 综合运用生物科学、信息科学、管理科学和控制科学等相关学科知识,是一种采用人工的方法模拟自然界中四季气候变换,在房内模拟与人类密切相关的各种自然界气象条件的人工气候设备,能根据不同的需求对其进行有效的调控。

       1. 温度与人体热舒适的关系

       研究显示,房内最适宜的温度是20~24℃。在人工空调环境下,冬季温度控制在16~22℃,夏季控制在26~28℃时,能耗比较经济,同时又较为舒适。房内温度低于16℃时,人手指的温度会低于25℃,将无法正常使用。根据调查研究表明:空气温度在25℃左右时,脑力劳动的工作效率最高;低于18℃或高于28℃时,工作效率会急剧下降。空气温度35℃时的工作效率是25℃时的50%;空气温度10℃时的工作效率只有25℃时的30%。

       2. 相对湿度对人体热舒适的影响

       舒适区内(干球温度16~25℃),相对湿度在30~70%范围内变化对人体的热感觉影响不大,一般认为最舒适的相对湿度应为50~60%。房内湿度过高,会加速细菌、霉菌及微生物的繁殖,导致房内卫生水平大为降低并使人患呼吸道、消化道及各种过敏性疾病。房内湿度过低,会使人对疾病的抵抗力降低。

       3. 风速对人体热舒适的影响

       房内空气的流动为房内环境的通风换气提供了简捷有效的途径,合理的空气流动速度范围为良好的房内空气品质提供了保障。一般情况下,令人体舒适的气流速度应小于0.3m/s。夏季广州、上海等地,房内风速在0.3~1m/s 时多数人感到愉快。

       4. 热辐射对人体热舒适的影响

       平均辐射温度Tmrt 是一个复杂的概念,与人在房内所处的位置、着装及姿态有关,是房内热辐射指标,它取决于空间周围表面温度。另外热辐射具有方向性,因此在单向辐射下,只有朝向辐射的一侧才能感到冷或者热,这样人体是无法感到热舒适的。因此可以通过改善围护结构热工性能来提高热舒适水平。

       5. 影响人体热舒适的因素

       影响人体热舒适感觉的因素有空气温度、空气相对湿度、空气流速、平均辐射温度、人的新陈代谢率、衣服热阻和个人心理因素,前4个因素为房内物理因素,后3个因素为个人因素。虚拟现实读取人体数据,场景现实补偿人工气候。当某一要素达不到预期的要求时,可以在一定范围内通过协同其它要素来弥补所造成的不利影响。

       采暖&居家养生

       热泵技术完全契合智能家居(智慧家庭)"居家养生"理念:在体感舒适层面上,通过远红外线传递热量,发热均匀,透过皮肤表层由内而外,暖而不燥,体感更舒适。远红外线能与人体细胞内的水分子产生“共振”,让采暖兼具养生理疗的作用。“养生”之一:“晒”太阳;“养生”之二:空气“净”;“养生”之三:“祛”疾病……其特性是当房内空气温度为18~19℃时,人体感觉就像20~21℃,非常舒适。

       技术红利&利益共同体

       在北京做项目必须有背景、有关系… …实则是利益的关联。所以,"人工环境"圈做项目的底气:不管跟谁谈,较之所谓先进节能工艺,热泵技术至少比其多节能5%以上,这叫技术“领先一步”。

       这5%叫“技术红利”,挣的是底层的技术的钱;

       商业方面,项目众筹。众筹者共享“技术红利”,挣的是中层的服务的钱,“服务”包括但不限于人脉、背景、资源、关系,等等;

       大数据构成知识资产,资产证券化,产品+融资+杠杆……赚的是上层的“杠杆”的钱。


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       中国清洁供热2025新模式

       基于中国国情,采用一条与国外不同的低碳供热发展模式。我国大部分北方城市拥有规模较大的热网,现状既有电厂和工业余热资源也很丰富,与欧洲的第四代低温供热技术不同,中国需要走出独有的低碳供热模式。中国供热将聚焦清洁低碳和低成本两大目标,争取达到"节能90%、减排90%、成本相当于燃煤锅炉"三大效果,实现‘低品位余热、三级网、能源站、蓄能+热泵’四大改变,凸显"低回水温度、余热利用、热电协同、燃气末端调峰、长输供热"五大特征,这就是"2025清洁供热模式"。

       五大特征:

       第一,低热网回水温度。采用三级热网逐级降低热网回水温度,热力站变成能源站,最终热网回水温度可降低至10℃,有利于低品位热源的接入,实现多热源联网和供热参数整合;

       第二,余热回收。我国余热现状资源丰富,远能满足未来北方供热需求。该模式下热源三分之二的热量来自于电厂和其它工业的低品位余热;

       第三,热电协同。热电联产、热泵及蓄热工艺相结合,与纯凝电厂相比,电力调峰幅度更大、更加灵活,为可再生能源发电上网创造条件;

       第四,分布式燃气调峰。结合季节性储气,天然气在热网末端为供热调峰,提高供热经济性,补偿余热波动,保障供热安全;

       第五,长输供热。采用大温差、大管径以及多级泵等技术,保障200km长输和大规模利用余热的供热经济性。

       “五个特征”带来“四个改变”:

        一是以余热为主的低品位热源取代燃煤,实现近零碳供热;

        二是根据回水温度的不同,两级管网改变为三级管网;

        三是热力站改变为能源站,功能从单纯隔压换热改变为降低热网回水温度、热源调峰和隔压;

        四是储能与热泵结合,实现热电气协同。

       2025清洁供热模式通过"五个特征"支撑"四个改变",从而实现"三个效果",即节能90%、减排90%、供热成本与燃煤锅炉相当,最终将实现"低碳"和"低成本"两个目标。

       2020年是“十三五”规划的收官之年,也是“十四五”顺利起航的奠基之年,做为传统的能源行业,清洁供热承前启后的方向何在,如何适应并迎接“十四五”期间可能的变化与机遇?清洁供热转型方向何在?

       1 单一供热转型"冷-热-电-气"智慧综合能源;

       2 发展可再生能源多能互补供热;

       3 配套储热,加强需求侧响应。

       储能作用和价值体现在以下几个方面:

       对于发电集团来说,储能可以延缓发电装机投资,改善调频调峰性能,规避市场上的极端低电价风险,典型的应用技术有抽水蓄能、压缩空气、储热、液流电池、锂电池、铅酸电池等; 对于电网公司来说,储能可以延缓输电、配电设备投资,缓解局部电网阻塞,提供调峰调频、电压支撑,提供紧急备用、黑启动等。典型的应用技术有抽水蓄能、压缩空气、储热、飞轮、超级电容、液流电池、锂电池、铅酸电池;

       对于新能源运营商来说,储能可以减少弃水、弃风、弃光电量,改善电能质量,规避参与市场交易的偏差惩罚风险,规避市场上的极端低电价风险;典型的技术有储热配合光热发电、锂电池、铅酸电池;

       对于用户和售电公司来说,可以利用峰谷价差盈利,提供调峰调频等辅助服务,与分布式光伏配置使用,规避市场上的极端高电价风险,保证稳定的电能供应,规避停电风险等;

       从能源发展角度审视,电力、热力能源体系联系将更加紧密,可再生能源利用也将增加,为保障能源安全平稳输出,需要配套具有峰谷调节能力的储能系统,充分调动需求侧响应资源即是重点之一。而在清洁供热领域,要适应这种变化,需要加强用户侧响应,配套蓄热等技术响应电网对于能源的综合调度。能够在新能源上网的高峰期消纳电能,在低谷期为新能源上网腾出空间;

       对清洁供热而言,提前布局蓄热市场,配合需求侧响应,将符合“十四五”能源发展趋势,为进入政策更加完善的电力辅助服务市场奠定基础,以获得调峰补助等其它补偿收益。