[科普中国]-南方人取暖全靠抖？科学告诉你关于集中供暖的事

你在南方的艳阳里穿着貂，我在北方的寒夜里吃着雪糕——这大概是那些自嘲“我是一匹来自北方的狼却在南方冻成了狗”，因工作学习到南方后面对冬季取暖而发愁的人群内心写照。那么集中供热是从什么时候开始的呢？集中供热分区划线的依据又是什么呢？ 我国现在在北方广泛实行的集中供热制度来源于当年的苏联：在建国初期，因为对抗美帝，我们使用“一边倒”的外交策略，新中国接近于一穷二白的家底，于是各行各业向苏联学习。而苏联则是当时世界集中供热规模最大的国家，苏联热电厂建设开始于三十年代，在四十年代发展较快，1980年全国共有热电厂约为1000座，供热机组的总容量达6800万千瓦以上，占火力发电机组总容量的38%左右。这些电厂向800个城镇及工业区供热，供热管道干线长约2200公里。当然苏联采用这样集中供热是有自身条件的：首先苏联有着丰富的煤炭资源（见下图），是建立大量热电厂的物质资本。接下来是知识点了！！！回想一下当时苏联革命成功的道路——占领重要城市，这是与当时的前政权和国情相适应的，沙俄帝国拥有广阔的国土，但是人口数却不多，人口主要集中在重要的城市之中。所以接盘的苏联当时只需要围绕城市建立提供电源的热电厂，发电余下的热水就可以提供给市民供暖，就可以解决绝大多数人民的取暖问题。我国的集中供热体系就是在这一经验上建立的。我国集中供暖制度始于20世纪的50年代，参照当时苏联的模式，初步建立了住宅锅炉供暖体系。苏联援建的156个重点建设项目中涉及热电和煤炭行业的项目，总数超过三分之一，每个省份基本上均有涉及这两种项目。当然我们之所以也选择同苏联相仿的热电体系，也是因为我国的煤炭资源同样十分丰富。那么现在备受争议的集中供热区界线又是如何划分的呢？划分的依据依然是使用苏联的经验。根据前苏联的气候计算方法规定，室外温度5摄氏度以下定义为冬天。因此，只有累年日平均气温稳定低于或等于5℃的日数大于或等于90天才会被被界定为集中供暖的地区，主要包括华北、东北、西北等地区。看了上图苏联的行政界线，你就会明白当时苏联其实是没有这种顾虑的，虽然其国土面积广大，但均位于寒带亚寒带的区域，苏联只要有能力就均需要供热，没有其他选项。而由于我国在建设初期经济水平落后，能源紧缺，节约经济成本的前提下，优先考虑气候更寒冷的北方地区，以至于想河南这些地方都不进行集中供热了。当然从那时起，如同住房等其他社会福利一样，供暖成为计划经济时代北方的一项重要的社会福利事业，曾是社会主义制度优越性的体现。但像中国这样以地理界限划分供暖区域，其存在开始备受争议，大家开始比较世界各国的冬季取暖模式，觉得无论是集中供暖的俄罗斯(即前苏联核心国家)还是分户供暖的欧洲各国都比现行的集中供热方式更先进。随着人民生活水平的提高，我们渴望集中供热和能够提供集中供热的范围越来越靠南，现在已经逐渐的接近合理的范围——分界线略超过1月气温零度等温线。所以，我们就认真审视一下，我国的供暖方式是不是真的不合理。细究一下，世界上供暖模式可以大致分为两类，一种是有人管的（说起来有种专制的感觉），源于前苏联的集中供暖，组建热网，大到城市管网供暖，小到一个小区或者一个单位，集中供热，通过管网将高温热水送到千家万户。另一种方式是没人管的包暖到户（说起来感觉挺惨的），源于欧洲的分户供暖。每户均有自己的供暖设备，在自己的单元内循环加热取暖，与大网供暖相比减少了供暖管网的长度，并且能自己决定供暖的时间，与集中供暖比较体现出“行为节能”的优势。与我国相邻的俄罗斯、朝鲜、韩国以及芬兰、加拿大都实行集中供暖。如俄罗斯联邦政府推行集中供暖政策，80%以上俄罗斯公民是参加了集体供暖的，供暖时间从10月一直到次年5月，费用由集中供暖地区居民和当地政府、联邦政府共同承担。再查看下图，你会发现这些国家基本上都位于全球一月等温线图-10度以下的区间内，集中供热不仅仅社会的体制的产物，相较于分户供暖，集中供热的热机效率更高，而总体成本其实较分户供暖更低，能够面对更寒冷的天气，更适合24小时连续供热，保证室内的温度。不仅如此，供热模式还会受经济和习惯的影响。韩国住宅供暖分两种方式：集中供暖和单独供暖。整体上使用集中供热，而又使用单独供暖作为补充。写字楼和大中型商店以及密集度高的居民区等均采用这种集中方式。此外，韩国对使用电热膜（见下图）供暖系统很重视，而且得到广泛应用。低温辐射电热膜供暖系统是世界上先进的供暖方式之一，低温辐射电热膜供暖系统以电力为能源，以电热膜为发热体，将热量以辐射的形式传入房间，地面和墙壁等密实物体被首先加热，并将热量均匀地传至整个房间，空气清新舒适，给人一种在阳光下的感觉。电热膜供暖系统因为取消了暖气片和管路，相当于增加了室内使用面积，整个系统使用寿命长，免维护，免维修。这一供暖方式可分户、分单元或楼层实行计量，用户可自由控制用电量。同样是经济水平很高的欧美国家则采用不同的取暖策略，虽然也有很大区域处于较高的纬度，但基本上都选择了独立供热的模式，使用壁炉这一传统，在其中有着重要的影响。在欧美家庭中，壁炉的家庭装修的地位，在电视机出现前没有什么可与之抗衡：在漫长的历史中，中央灶台是唯一给房子供暖的设施，随着住宅房间的增多和功能的日趋复杂，专用的取火采暖的壁炉就从炉灶的功能中分离出来，逐渐成为取暖设备的主导。当然促成壁炉成为欧美家庭首选供暖方式的原因还不止这么简单，比如东西方烹饪的不同方式使得早期普通家庭里的壁炉还兼具烘烤的功能。同时西方建筑风格偏向于大，特别是大厅（客厅）要大，所以很大程度上会有采光不足等问题，而壁炉的火源就明露在居室内，而不像中国的火炕是内置的，可以让人们直接感受到火焰。在西方人眼里，直接享受到壁炉的炉火是非常温馨、浪漫的事情，这是一种看得见的温暖，也是长期深植在骨子里的习惯。在欧美家庭装修中，哪怕主体能源一直发生着变化：煤炭、煤气和电，但壁炉却雷打不动，并且演变的更加高效、舒适和方便；壁炉也一直处于室内装饰风格的核心位置，并成为室内风格最重要的表现部件。壁炉堪称人类历史上能够将实用和美观有效地结合在一起的伟大发明，它不仅提供生理的舒适，更是视觉享受，这样能够充分展示个人风格的供暖设备足以打败能够提供高效和低价的集中供热系统。最后说一下日本，因为一旦有什么制度上的讨论，大家都喜欢同日本对比。但是，日本根本没有想象得那么冷。你以为冬天的日本是这样的。但如果真是三九四九门外冻死狗的天气，还能在雪景中排出那么多的唯美的照片和感人的偶像剧么，去过雪乡或者哈尔滨看冰灯的朋友知道，如果没有点措施，手机相机分分钟会冻到开不开机。所以，实际上日本的雪的本质更接近于这样的。或这样的基本上都可以达到红叶或樱花共雪一色的美景，室外温度并不十分低。首先日本雪景基本上都取自于北海道地区，这个地区在纬度上同我国的东北三省的纬度接近。但这不是重点，重点是北海道地区冬季亚洲高压势力强，盛行的西北风（而不是西南风）从日本海吹向西部沿海，加上沿岸地形抬升作用形成降水，同时还受日本暖流的影响，对沿岸的增温增湿作用。北海道虽为温带季风但是海洋性强，所以冬季也较湿润，会给该地区带来海量的降雪，所以只要温度适宜，整个日本的降雪都会比较多。对照下图（日本一月平均气温等值线图）你会发现大半个日本都在0度等温线以上。而即便是北海道地区不像我国同纬度的东北或西北地区（当然我国东北地区环渤海地区在冬季也不是那么冷，但往内陆地区去，你会觉得“人的下巴在冬天是一个多么没用的物件”）那种干冷。再参照下面的日本人口分布图，可见其国民分主要布在零度等温线以上的地区，以上两点使得日本并没有大范围的实行集中供热。并不是非常寒冷的自然条件，加上捉襟见肘的资源国情，以及相对较高的经济发展程度，依靠独立供暖模式，并在建筑保暖性和先进的取暖设备上做足文章，就足以对抗实际意义上的暖冬了。话题回到我国，我国城市集中供热事业，是建国以后第一个五年计划期间开始发展起来的。1978年以前，由于各种原因，城市集中供热的发展速度相当缓慢。三中全会以来，在国家的重视和大力扶持下，我国北方城市采取多种途径，因地制宜，广开热源，大力对集中供热事业进行发展，并取得了一定的成绩。到一九八三年年底，北方102个城市中，建立集中供热设施已有17个城市，共敷设供热管道六百余公里，供热面积3000万平方米，且兼供了部分生产用蒸汽。平均每年可节约标准煤一百余万吨，减少城市烟尘56000吨，减少有害气体二氧化硫38000吨。（见PM2.5全球分布图，其实同是否集中供热并没有太大的联系）发展至今，我国气候严寒和寒冷地区的19个省、直辖市、自治区的134个地级以上的大、中城市都有集中供热热力网设施，正在向大型化发展，截至2016年全国集中供热主干管长达17.74万公里。到2016年，全国集中供热面积达61.84亿平方米，从2005年开始每年以2~3亿平方米速度增长，其中，住宅供热面积占70%左右。中国供热信息网显示进入2016年，发展较快的北京供热面积达5.76亿平方米，辽宁供热面积9.17亿平方米，吉林4.42亿平方米，黑龙江4.98亿平方米、天津3.5亿平方米，河北4.87亿平方米，山西4.4亿平方米，内蒙古4.1亿平方米，新疆2.57亿平方米，山东7.44亿平方米。对照我国人口分布图和前面1月等温线分布图，现行集中供暖政策基本上是可以满足大多数人在冬季的供暖需求的。目前，我国城市集中供热广泛应用的热源形式主要是热电厂和区域锅炉房，集中供热所用能源仍以煤炭为主，并逐渐进行煤改气，但今年进入取暖期后，天然气的使用量爆表，河北等地区一度达到橙色预警。但目前这个行为在一定程度上值得商榷，一方面以煤炭进行集中供热的一个重要原因就是大型热机的效率高，同时有专业的除尘除硫设备，对环境影响小，但是一旦将燃料改为天然气，这种优势就会变得不明显。作者：科普团队：科了个普。成员包括海外知名大学、国内名校、中科院的教职员，博士生。关注科学普及、文化传播、中外交流相关的所有领域。文章由企鹅科学和科普中国联合推出转载请注明来自“科普中国”