冬季呼唤节能环保型采暖技术

今年供暖季，北京几十万户农户家庭将“煤改电”，使用清华同方的低温空气源热泵采暖。热泵技术以清洁节能、分户独立、安全易控的特点，有广阔的应用空间和巨大的节能减排作用。图为同方人工环境有限公司工程师韩林俊正在调试设备。庄媛萍摄

深秋的北京，夜间已近冰点。天气预报显示，下周一最低气温将降至-3℃。虽然全市供暖单位10月底已先后就绪，准备迎接即将到来的2016供暖季;但严峻的环保形势，却令北京提前供暖面临两难选择。

燃煤、火电、冬季采暖，是北方地区主要的大气污染来源。近年来，为践行节能减排，北京对启动提前供暖，要求越来越严：需经多轮集体会商，连续5天日平均气温低于5℃，才有可能提前供暖。

未来一周，北京预计将有两次冷空气活动。由于受冷空气控制时间较长，加上扩散条件不利，阴冷的雾霾天可能卷土重来。清洁节能、分户独立、安全易控的采暖方式，成为居民的“心头好”。

南方小伙的“刻骨乡愁”

生于浙江的韩林俊是典型的“80后”理工男，但偶尔有文艺青年的腔调。

2003年他考入清华大学后，一直在京学习、工作，如今已博士毕业。回忆家乡，他说：“没有文人笔下的酥润春雨、旖旎秋光……酷暑闷热、严冬湿冷，成为我最刻骨的乡愁。”

正是这样的经历，促使韩林俊立志学习暖通空调专业，研究制冷制热泵设备，从清华大学本科，一路保送本校硕士、博士研究生。

2014年博士毕业后，韩林俊选择一线制造业，进入同方人工环境有限公司，从事空气源、水地源热泵的研发和节能优化工作。

“任何物体包括空气、水等等，只要温度高于绝对零度，即-273.15℃，它就含有热量。”韩林俊以科普开场，他介绍，热泵是能从低温物体向高温物体传热的装置，类似水泵，通过消耗电能，实现水从低位向高位的传送。

“我国大部分地区冬季室外气温高于-20℃，空气中所含热量并不低。热泵可以从空气中吸收热量到室内供暖。”韩林俊说。

他解释，家用空调是最常见的电热泵装置。夏季，空调将室内空气的热量送到室外，室内空气被冷却下来，室温下降。在冬季，通过内部切换，空调的功能是吸收室外空气中的热量，送到室内，这时，室内机送热风，室外机出冷风。

“相比普通电暖气，热泵更节能。它每消耗1份电能，能从空气中或水中吸收2份、3份，甚至更多的热能。”韩林俊说，北京煤改电采用的电热泵，是从空气中取热，向水中放热，热水通过暖气片送到室内，很舒服，而且没有风机噪音。

在没有集中供暖的南方地区，热泵技术以清洁节能、分户独立、安全易控的特点，有更广阔的应用空间，能发挥更大的节能减排作用。

温暖、雾霾两难全?

据测算，建筑采暖能耗约占全社会总用能的10%。以燃煤为主的传统供暖方式，带来高能耗、高污染等问题。特别是散煤燃烧比例很高的北方农村，价格低廉的劣质燃煤又占多数，而且没有烟气处理装置，大量污染物颗粒未经处理直接排放，构成了北方冬季雾霾的不要原因。

以北京为例，有分析显示，北京地区全年平均PM2.5来源中，农村固体燃料(煤、秸秆等)燃烧占本地PM2.5的比例达14.4%-18.5%，占本地和区域传输的9.2%-13.3%，与工业排放量相当，高于扬尘排放。这其中，农村采暖燃煤排放了56.4%的PM2.5。

早在2001年，北京就启动了城市核心区、文物保护区居民采暖“煤改清洁能源”工程，以电采暖取代蜂窝煤炉采暖。到2009年，市中心的居民平房小煤炉全部“煤改电”，彻底告别烟熏火燎式的取暖模式。

截至2009年底，北京市共完成18万户平房居民住户煤改电采暖改造。但运行多年后，这种电暖方式也逐渐暴露出一些问题：功率大，电网改造费用高，效率低，电费高，采暖效果不理想……

“向-20℃冷空气要热量”

清华同方率先突破了北方寒冬“千里冰封万里雪飘”对热泵技术的封锁。从2003年起，他们逐渐推广低温空气源热泵，用于建筑空调和采暖，截止目前，实施工程建筑面积突破1亿平米。

2012年，北京密云司马台新村热泵采暖项目展开，总面积近8万平米，为冬季最低气温-20℃以下的山区中近600户人家提供采暖设备——低温空气源热泵+地板采暖的分户热泵技术方案，用电代替原先的煤进行供暖，不仅解决散煤采暖的污染、安全等问题，还节省了运行费用，整个供暖季每平米折合电费不到20元。

2013年，北京提出新的“减煤换煤、清洁空气”行动方案，在农村大力推进煤改电、煤改清洁能源，广泛使用热泵、太阳能等清洁能源采暖，并推行农村峰谷电价政策。

2016年，北京市13个区的“煤改电”项目中，清华同方成功进入10个区，把热泵这种煤改电采暖设备，推广到数十万户农户家中。

如今，韩林俊正和同事们忙碌着，并基本完成安装调试的收尾工作，力保今冬居民供暖。为便于研发，他把家安在同方人环公司的密云研发中心附近。韩林俊新近被评选为清华产业十佳创新人才。