采暖能源利用的空气环境影响
环境污染和能源危机正在威胁着人类。人类在能源利用过程中不断向大气排放污染物，造成了全球变暖、大气臭氧层变薄等环境问题。环境和能源的关系十分密切，不同的采暖热源及采暖方式对大气环境的影响不同，因此，对采暖能源的利用进行环境影响分析，以制定减轻或消除不利影响的对策，使能源的开发在通往“绿色”的轨道上能良性发展具有重要而深远的意义。
1空气污染现状及环境影响分析1.1供暖能源对空气的污染现状1998能源数据统计显示，在我国，煤炭在一次能源消费构成中占73. 5%.煤的燃烧产生大量的S02、NO，C02、粉尘，造成严重的大气污染。
346x107t，居世界第1位。52.3%的北方城市和37. 5%的南方城市年均值超过国家二级标准（60jjig/in3）。很多城市S02浓度大大超过世界卫生组织（WHO）推荐的标准值（40~60ng/m3）。同时，由S02排放引起的酸雨污染已扩展到全国整个面积的30烟尘排放量达1.873xl07t，城市总悬浮颗粒物（TSP）超过国家二级标准（200 67个城市，占城市总数的72.0%，比WHO推荐值（40-60pgAn3）高很多倍。34个城市的氮氧化物浓度超过国家二级标准（50jjig/m3），占统计城市的36.2%. 1998年世界卫生组织（WHO）公布的世界大气污染最严重的10座城市中，我国就占7席（太原、北京、乌鲁木齐、兰州、重庆、济南、石家庄）。
1999年中国环境状况公报显示，我国全年废气排放中，S02排放总量为1.857xl07t，烟尘排放总量为1.159xl07t.我国是世界302排放较多的国家，是世界三大酸雨区之一。严重的环境问题，其根源就是煤炭在能源消费中所占比例过重。
~1998年能源数据分析，我国的大气污染属于“第一代”煤烟型污染，主要是由于煤炭不同燃料的污染物排放置燃烧造成的（如所示）。在各种能源中，煤燃烧产生的C02排放量居首位（如所示）1.2供暖能源的空气环境影响分析由及得出各类供暖能源造成空气污染及环境评价情况如表1所示。
表1供暖能源的环境评价情况能源种类天然气石油煤炭空气污染量小较小大co2（折合C）排放量小较小大环境影响评价小较小大环境评价优中差由此看出，燃煤污染最大，燃油次之，燃气最小。
燃气的S02排放仅为燃煤的1/1200，氮氧化物排放为煤的1/5，烟尘排放为0，C02排放为煤的1/2.可见，天然气是环境评价较好的绿色能源，大量应用天然气有利于改善城市大气环境质量和抑制全球气候变暖。
据统计，每燃烧It煤造成的污染和健康损失超过200元。我国每年由于大气污染造成的经济损失高达950亿美元。估计煤的清洁开采和洁净煤技术至少在10年内其经济性难以与油、气相匹敌，煤的液化、气化技术也难以形成大规模工业化生产。
另一方面，我国及周边国家天然气的储量丰富且产量稳定。增加天然气在能源结构中的比重，可以有效地减少C02排放，减轻大气污染，提高环境效益、生态效益。
新能源革命以可再生能源（风能、太阳能和水力能）和氢能源替代碳能源。在利用可再生能源和可控核聚变能够形成商业化应用规模（这一过程可能需要50 ~100年）之前，应首先利用（：02排量低、其它污染物排量极小的天然气。因此，自20世纪90年代以来，在能源结构优质化的国际趋势影响下，天然气正继煤炭和石油之后，成为第三大商品能源。
2建筑供暖方式的利用现状2.1热电联产集中供热热电联产集中供热逐步成为北方大城市的重要供暖热源。目前，供暖的大城市中均有一个或几个热电厂为热源的热网。热电联产是一种综合利用能源的技术，它在利用燃料的篼品位热能发电后，将其低品位热能用于供热。热电厂供热的效率为140%，约为中小型锅炉房供热效率的2倍。同时热电厂可采用先进的脱硫装置和消烟除尘设备，相同产热量造成的空气污染远小于中小型锅炉房。因此在条件允许时，应优先发展热电联产的采暖方式。
2.2区域锅炉房为热源的集中供热大、中型区域锅炉房集中供热这是目前最主要的供热方式。区域燃煤锅炉房的设置是以煤为主要燃料的，它可解决分散到各户的由于设燃煤炉导致的煤和煤渣的运输造成的污染及煤炉的管理等一系列问题。区域锅炉房可以是燃煤、燃气、燃油或电锅炉方式，但需要通过区域管网经过热水循环向建筑物内供热，其热源效率都远低于热电联产方式。
小型区域锅炉房集中供热燃煤小型工业锅炉集中供暖被限令取消，目前部分改为天然气或燃油，使用这些清洁燃料可换来环境效益和经济效益根据我国的能源及环境状况，以燃油锅炉为热源的供暖系统，只能因地制宜地作为集中供热的一种补充形式存在，不可盲目发展。
单元式小锅炉供暖该供暖方式分户自成系统，同时解决采暖和热水供应问题。从燃料看，家庭小煤炉采暖在北方小城镇仍占较大比例，是冬季空气的主要污染源之一，应作为环保改造的重点。
以燃气为供暖能源的壁挂式热水采暖炉供暖在欧、美已有几十年历史，目前为这些地区的主要采暖方式。随着我国住房改革和燃料结构的改变，在新建住宅区，当不存在热电联产集中供热的条件、准备使用天然气为采暖燃料时，家用燃气小锅炉应为首选方案。户式燃气炉（壁挂式、落地式）适宜规模较小的单体建筑、别墅等。使用家庭燃气锅炉时可省去热水器的投资，末端的灵活调节比集中燃气锅炉平均节省30%~40%的燃气。缺点是燃烧废气分散排放，可能出现交叉污染等环境问题①。
2.3电热供暖直接电热在室内采用各种电暖气、电热膜等方式，尽管末端装置热利用率为100%，并且调节灵活，但使用篼品位电能直接转换为热能，是很大的能源浪费，采暖总效率的比较见表2.表2采暧总效率供暖热源的采暖方式电热采暖热电联产燃煤燃油（气）空气源热泵采暖总效率估值34由于我国目前还是以火电为主，因此，采用电热方式，实际上要比锅炉房直接供热增加2倍的污染物排放量。从环境保护的角度看，电热直接采暖的方式不可取，仅可作为少量的不可能用其它形式而进行短期过渡季房间采暖的补充形式。
电蓄热方式为了解决电力负荷的峰谷差，减缓大型火电与调峰的困难，设法利用夜间低谷期电力进行供热。目前有这样几种电蓄热方式：（1）采用蓄热水箱；（2）采用电热膜方式，利用建筑物本身热湿性蓄热；（3）相变蓄热电暖气，采用硅合金作相变材料，真正实现削峰填谷，是末端电蓄热采暖的最佳方案，缺点是设备投资篼。
2.4热泵供暖电动空气热栗空气热栗是使空气侧温度降低，将其热量转送至另一侧的空气或水中，使其温度升至采暖所要求的温度。空气热泵的总体效率约为110 %，高于直接燃煤或燃气的效率。但现在的窗式和分体式热泵型家用空调器有以下缺陷：（1）供暖时吹送热风给人的舒适感较差；（2）室外机挂在住宅建筑外墙上，噪声影响大且破坏建筑物外观；（3）常规制冷剂对大气层有破坏作用。
电动水源热泵水源热泵是利用水体所储藏的太阳能资源作为冷热源，进行能量转换的供暖空调系统，是利用可再生能源的一种技术。采用深井回灌方式的水源热泵，在夏天将建筑物中产生的热量存人地下，供冬季采暖用。冬季将建筑物产生的冷量存于地下，供夏天空调用。这种供暖方式的优点主要有：北方地区民用建筑冬夏冷热负荷大致相当，可保持地下的热平衡；地下水抽出后经过换热器又回灌至地下，采用全封闭系统，不污染地下水源；采用电驱动，小区无大气污染；夏季空调热量全部排人地下，小区无热污染。且一次能源效率高于直接燃煤，很适合我国目前同时需要供热和空调的住宅小区。在水源及水层地理结构条件许可时，可优先采用。
地源热泵地源热泵是以大地为热源的供暖空调技术。它不占用地面，节省建筑空间，是一种节能、对环境无害的新型供暖空调方式。
①王凤波，杨志芳。燃气锅炉房与户式燃气炉供热方式的比较。见全国暖通空调制冷2000年学术年会论文集。
3供暖方式对环境影响的分析评价暖系统的理论最低煤耗iq发生在可逆系统中。此时i由下式计算：7>-供暖房间温度（K）。
每一子系统的不可逆性造成的；还有一些非主流的“额外附加煤耗”，如为了机组启动所消耗的燃料和其它一些不可避免的燃料损失等。
将该理论应用于供热系统，其单耗分析模型为：6.，一燃料能释放额外附加单耗，标准煤（kg/GJ）；7，―子系统1的效率或指数，序号从燃料能释放子系统1向用户子系统递增。
上述模型是进行不同类型供暖系统煤耗对比的基础。按“单耗分析”理论，设环境温度为0，热用户的室温要求为20，在用户处供回水温度分别为70t和90t，不计根据环境影响评价锅炉供暖中电热供暧差热泵供暖良热电联产供暧优表3按“单耗分析”方法给出采用不同采暖方式的折合煤耗及环境影响评价。由此看出，环境评价由优到劣的次序是：热电联产供暖一热泵供暖一锅炉供暖一电热供暖。
如果电均为燃煤电厂供给的话，从表3中单位产热量的煤耗可看出对大气的污染程度。热电联产方式对大气污染最低而末端电热供暖污染最高。因此只要条件具备，直接式热网的热电联产技术应得到充分发挥，而电热供暖应该被禁止。
锅炉供暖因其环境评价较差，应加以改造，提高煤的燃烧效率及除尘技术。
热泵供暖技术要逐步发展。以水源热泵为例，由于我国燃煤发电效率平均为34%，因此COP =3的热泵所消耗的一次能源比燃煤直接供热略低些，附加的水泵功耗与集中供热泵耗相当，因此折合成一次能源的话，水源热泵系统耗能低于直接燃煤系统。
室内配热系统应尽可能采用高效节能散热器（尽可能兼顾冬夏两用），例如目前逐步推广应用的地板采暖、吊顶辐射采暖等采暖新技术，从末端节能降耗、减少供暖系统对大气环境的污染。
4结论1）从环保角度出发，应采用环境评价较好的采暖方式，禁止较差的采暖方式即：优先发展集中供热，对有条件接入热电联产集中供热网的应尽可能接入。严格禁止各种小型燃煤炉，禁止各种末端电热供暖方式。用电采暖的最佳方式是热泵，同时优先考虑采用水源、地源热泵。远离热电联产热网、较分散的新建别墅式小区可采用家庭小型燃气炉。关于典型采暖方案的经济性对比分析，参见。
燃煤带来大气污染和温室气体排放的严重负面影响。从环境保护及我国实现可持续发展战略角度出发，应调整以煤为主的能源结构，逐步降低煤在我国能源供应中的份额。同时，考虑目前我国和煤层气利用并努力降低其成本。
天然气是环境评价较好的优质能源。选择供暖热源时，应加大燃气供暖的比例，实现建筑供暖热源的多元化。此外，在有条件的地方可以充分利用风能、生物质能、太阳能和水力发电等可再生能源。
周凤起21世纪中国能源工业面临的挑战。暖通空调，2000，30（4）：23-25.龙惟定，王长庆，丁文婷。试论中国的能源结构与空调冷热源的选择取向。暖通空调，2000，江亿华北地区大中型城市供暖方式分析。暖通空调，2000，宋之平。绿色供暖（空调）系统热能动力工程，2000，15（2）：93-97.李莉，郑磊。锅炉入户供热方式的技术经济分析。建筑热能通风空调，2001，张林华，曲云霞，王元。电锅炉用于供热系统的技术经济分析。节能，2003，247（2）：6-7.
