北方的暖气片，在夏天为什么不能灌冷水变“冷气”？

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冬天的北方居民楼，外面天寒地冻、屋内热气飘飘，全都是因为有暖气。可一到夏天，家家却只能各自开空调“续命”。室内的暖气片呢，不能折不能收纳，夏天浪费空间又影响美观。


为什么夏天不能给暖气片灌上冷水，把暖气改成“冷气”呢？


这想法真不错！只要首先解决了这三个大难题……


谁提供这么多冷水？


北方冬天有集中供暖，是因为有人在烧锅炉，专门提供热水。


大型锅炉房或热电厂，利用煤、天然气、电这类能源，把水加热，再通过巨大的管道网络送到千家万户，在寒冬里送去温暖。

北方不少发电厂、工厂，会提供余热，作为市政供暖的热源丨图虫创意


夏天要供冷，也得有一个能生产大量“冷水”的制冷厂才行。


你可能会想，冷水还不简单吗，水龙头一开不就有常温水了？但咱们为了更凉快，需要的可是冰冰凉的冷水，最好温度比冰没高太多。


正如冰箱要靠电才能冷下来，制冷厂造冷水也少不了消耗能源；供冷面积越大，消耗的能源越多、成本越高。另外，还得有很大一片场地，用来放制冷机组。这些都要钱、要人、要资源。


暖气片里流冷水，屋里能凉快吗？


造冷水是第一个问题。第二个问题：家里的暖气管、暖气片能直接灌冷水，变成“冷气片”吗？


坏消息是，不合适，还可能有麻烦。


暖气片向外散发热量，是个自发过程，不需要人为干预：它的表面温度比室内空气高，能够加热旁边空气；热空气受热上升，远处的冷空气再补充过来，形成对流，让整个房间变暖。

相对应的，制冷空调通常安装在房间上部。空调吹出的冷空气重，会自然下沉到人的高度，就像水往低处流一样。再加上“吹”的动作让冷气高效扩散，就可以把热而轻的空气挤到空调周围去，同样形成对流。


如果是流冷水的暖气片——咱们叫它“冷气片”呢？你可能会觉得靠近“冷气片”的地方比较凉，但房间其他地方还是热烘烘的，也就是说它的制冷效率很差。


被冷气片冷却的空气，会自然堆积在房间底部，不靠“吹”就很难扩散到整个房间，这导致热空气难以对流到“冷气片”旁边。所以降温会非常慢，而且不均匀。

冷凝水也很麻烦


当冷气片中流着冷冰冰的水时，它的表面温度会非常低，导致水蒸气会在冷气片表面凝结成水珠，就像夏天从冰箱里拿出的冰镇饮料瓶一样“出汗”。


这些水珠如果滴落到地板、家具上，会导致受潮、发霉甚至腐烂。

而空调制冷时产生的冷凝水，会滴在集水盘里，再通过管子排放到室外，对室内用户的体验没啥影响。


有更好的方案吗？


当然！


这三个问题是可以解决的。深圳、广州、杭州、西安……这些地区都建设了区域供冷系统，以服务写字楼、商场、医院等公共建筑为主。


供冷项目配建区域制冷站，制造低温冷水；这些低温冷水流进用户楼宇，通过换热站制备二次冷水，二次冷水再流进“冷气片”。


“冷气片”不在墙边，而是做成盘管，藏在头顶天花板；附设风机源源不断地把被冷却的空气吹向室内。冷凝水通过接水盘解决。

香港机电工程署制作的示意图

深圳前海地区是国内规模较大、推行较早的集中供冷区域。截至2023年，这里建设了4个冷站，供冷接入面积达483.06万平方米。这个集中供冷项目采用了“冰蓄冷”技术，就像建造了巨大的“冰块电池”：


制冷站在夜晚用电低谷时段，利用便宜的电费把水冻成冰，把“冷量”储存起来。白天用冰给水降温，向外提供冷水。


冰蓄冷也有效降低供冷高峰期的用电负荷，减轻电网压力。

广州某区域制冷站的蓄冰池丨CCTV2《第一时间》

新加坡登加地区，给新建居民楼提供了集中供冷服务。冷水由居民楼顶的制冷站出产，再输送到本栋楼各家各户。相比家家户户各自开空调，集中供冷的制冷效率更高，能实现能源的集中高效利用，也有助于减少碳排放。


国家电投上海电力前滩智慧能源中心相关负责人表示，冷站的制冷效率能达到6.0（一分电能产生六分冷量），大约是普通空调的两倍。新加坡的登加地区认为，与传统分体式冷气系统相比，集中供冷平均可以节省30%的能源，加上维修等成本，住户可省下两成费用。


这么好的方案，为什么没全面铺开？


成本


建造大型制冷站、铺设冷水管网……初期投入巨大，运行起来还要不间断维护。收多少钱，才能尽快收回成本并盈利、又不让用户觉得肉疼？经济账很复杂。


灵活性


我国大多数集中供冷项目，存在“供冷季”，也并非24小时开启。在广州大学，供冷季时夜晚宿舍供冷，白天教室、图书馆等地供冷；没有供冷的空间，真的会炎热。


温度


新加坡登加区的一些居民反映，家里的供冷终端不够冷，“感觉更像风扇”。


利用率


在中国北方大部分地区，夏季需要供冷，冬季则有供暖需求。如果一套集中供冷设施不能在冬天改为供暖，那么它在一年中将有很长时间处于闲置状态，巨大的投入产出比不划算。


能不能夏天送冷、冬天供热？


可以，只要管线、制冷/制热设备支持。


济南CBD就是冷热同供。同一套管网里，冬天流淌着来自市政供暖的热水，到了夏天可以切换成制冷站提供的冷水。这要求园区在规划和图纸阶段，就做好和两套系统衔接的准备。


热泵，则是一套设备既能作冷源、也能成为热源。


热泵的原理其实和空调、冰箱差不多——它们都是搬运热量的机器。夏天，它把屋里的热量“打包”运到室外；冬天，它反着干活，把室外的热量（哪怕外面很冷，空气、地下土壤和水里仍有热量）搬进屋里，让室内变暖。


热泵也是一种更高效、更清洁的设备，它的能耗平均只有电加热器或化石燃料解决方案的1/5~1/3.

热泵的分类与用途丨《热泵的未来》


随着全球气候变化进程的加速，极端高温与寒潮正越来越频繁地袭击着平凡的我们。集中供冷，作为一种高效的解决方案，能够大幅节约能源、减少碳排放，为应对气候挑战提供了有力的工具。它的推广不仅出于技术和经济的考量，更是城市规划和能源管理的一次深刻变革。


我们所追求的，不仅仅是夏日的清凉或冬日的温暖，更是一种与环境和谐共存的、可持续的生活方式。


参考文献

[1]集中供冷离我们有多远——来自深圳前海深港现代服务业合作区的调查 https://news.cctv.com/2023/09/06/ARTIuFyAzwGsTZltKD0e7aSb230906.shtml
[2]城市集中供冷行不行.中国青年报
[3]“区域集中供冷”能否有效应对高温的袭扰？.新华网
[4]香港环境与生态署“區域供冷系统”介绍
[5]https://www.youtube.com/watch?v=nDSCQkqTa6A
[6]https://tv.cctv.com/2023/07/25/VIDEQs6UDtgYqW4or8QEtG2H230725.shtml
[7]国际能源署与清华大学合作报告《中国热泵的未来》

口述：郑玉清，资深采暖通风工程师

整理编辑：Luna

封面图来源：图虫创意