目前，国内有多种供热供暖方式，其中集中供热方式最为常见。但由于集中供热方式会产生不均匀损失、加大能耗量等问题，因而在我国北方供热供暖的城市中，冬季环境会受到很大影响，为此领域内专家纷纷试图找到优化能源供应结构、提高供暖性能的新方法。目前，美国、日本等国已尝试将沸石置于供暖的热管交换器中，其通过解吸和吸附两个环节，提高热交换器的热源供热效率，同时能够起到节能降耗的作用，目前国际上已经有多家公司投资于沸石供热设备，并在部分地区推广使用。

供暖的能耗、污染问题

热管是具有很高有效导热率的两相传热设备，其可以嵌入金属板中进行换热，也可以与散热片组装在一起来进行流体传热但是长期以来，我国北方地区对供暖规划设计时认知不足，造成热交换器能耗大的先天性缺陷。尤其是北方老式建筑物多为红砖外墙，传热系数在lW/（㎡K）左右，外窗传热系数在3.5W/（㎡K）左右，远高于节能标准值，这直接导致采暖负荷大幅增加。此外，目前国内原煤利用集中度不足50%，低于全球60%的平均水平，远低于发达国家90%的水平，因此集中供暖的锅炉消耗原煤每年超过2亿吨，其中绝大多数没有采取任何除尘、脱硫、脱硝等环保措施，是大气污染的重要因素之一。然而每年国内北方供暖已然为一种常态化状态，如何进一步较少能耗，提高供热能耗、增强设备经济运行能力，是政府、供暖部门必须面对的棘手问题之一。

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沸石：更佳的供暖解决方案

当前，日本将沸石应用于热管换热器的内部空间中，作为一种新型的高效传热元件，具有体积小、重量轻、传热功率大，流动阻力小等许多优势，同时可以充分利用热水锅炉的排烟余热，达到提高锅炉效率，节约能源的目的。沸石热管换热器的工作原理非常简单，研发人员将沸石颗粒单层排列在吸收式热交换器内部空间中（包含在密封的真空不锈钢外壳中）。下面接有另一个热交换器，即蒸发器/冷凝器。其中用作冷却剂的部分水被吸收到沸石中，或可以在容器下以液体形式存在。

沸石热管换热器关键技术

沸石热管换热器工作过程包括两个阶段，即解吸（干燥）和吸附（润湿）。在第一阶段，冷凝锅炉加热会排放水蒸气，水蒸气流经内部液压回路中的吸收器/解吸器。此时设备会加热沸石，然后释放储存在其中的水——即解吸。热蒸汽行进到沸石模块的下部时，会让液体冷却并凝结，将释放的能量用作有用的热量。

在第二阶段，燃气燃烧器关闭，沸石模块冷却，模块中的压力下降。一旦蒸发器温度低于环境热源温度阈值，太阳能泵就会启动。来自周围环境的“冷”能量会被送到蒸发器中。此时，沸石模块下部的水分蒸发，蒸汽向上流动，从而被沸石吸附。在此过程中，沸石会产生大量热量，从而达到提高供热系数、减少能耗的目的。

沸石热管换热器的成熟应用

在日本种子岛上，一座日产吨的糖厂在生产原糖过程中，其需要大量的热量供应生产，同时保障产品的温度平衡。因而整个工厂长期在整装锅炉中燃烧进口油，以产生温度高达°C的工艺蒸汽。但是由于能耗较高、环境污染严重且成本结构的不合理，因而该工厂尝试引进沸石供热系统，该装置在生产系统中装有沸石热管交换器，其决定了锅炉性能的稳定与提高。

技术人员通过模型测算，计算了沸石和注入蒸汽质量流量的影响，表明产生kg/h蒸汽的最佳条件可以将现有燃油锅炉的燃料消耗降低23.2%。然后，研究人员将沸石置于锅炉系统中来回收余热，采用这种节能工艺后，燃料消耗总量减少了29.6%。

目前，美国密苏里州在部分地区逐步使用沸石供热系统，置于沸石的供热锅炉具有能效高（提高60%以上供热成效）、成本低、高质量等优点，并逐步取得较高的市场认可度。并且，相关技术人员对其进行无人化改造，可以结合具体情况进行随时增容，智能化的多台沸石供热系统并联设计使后期增容更加方便快捷。并且，沸石供热系统可根据供热供暖功率随时增加锅炉台数，不必大规模更改原有系统。

除此之外，日本亦开发出一种新型的与太阳能电池相结合的沸石供热蒸汽能机，沸石在设备中能够促使燃料在炉内实现良好的燃烧，放出大量热量。这种采用模块化设计的智能沸石蒸汽能机，采用“直流蒸汽发生技术”，水流经沸石热交换器在”炉"上被加热，瞬间汽化而产生高温蒸汽的热源设备。这种“光速蒸汽能”产生蒸汽只需要5秒左右，无需经过“储水-加热-水沸腾”环节，无需经过压力容器，也无需提前预热锅炉储存蒸汽，供热完毕后极少余热留存，接近零浪费，可以说在效率、可靠性、安全性上实现了行业新突破。另外，由于沸石具有的离子交换性，因而该设备无需除垢防垢，从根本上杜绝了常规锅炉容易结垢、必须防垢、定期除垢的可能性和隐患，避免了长时间工作后热效率下降，工作时间延长，能耗增加的问题，也保证了设备具有更高的安全性，极大降低设备的维修维护成本。

总之，北方集中供暖及工业供热作为一种常态化模式，其对环境造成的污染与大量能耗问题已成为世界各国

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