智能热网掀起下一次能源革命
和世界各地的许多地铁系统一样，伦敦地铁隧道深处热得就像地狱一样。然而就在几米外的一个地下室里，一个热水器正在烧水以供人淋浴。
与其在多余的热量中热得发昏，还不如让它为我们所用。毕竟我们不缺余热。从发电厂发电、水壶烧水、用锅炉为房屋供暖到为汽车提供动力，在我们的整个能源系统中，我们使用的能源有50%以上以余热的形式散入了周围环境中。
回收余热不仅仅对我们的钱包有好处。它能扭转从我们的城镇散出去的余热对气候造成的毁灭性影响。
好消息是，有几座城市找到了在一些出人意料的地方搜索到余热的方法。这些城市正在建设的系统输送热量的方式和输送电和水的网络差不多。它们能指明通向下一次能源革命的道路吗?
热量浪费程度惊人
余热是个大问题。美国能源部2008年的一份报告发现，美国企业每年以热量的形式浪费的能源相当于500万美国人每年的能源使用量。发电活动是罪魁祸首;仅这个领域浪费的热量就令日本的能源使用总量相形见绌。其他工业化国家的状况也好不到哪儿去。
该报告还预测，如果掌握正确的技术，这部分能源我们能回收近一半，但说起来容易做起来难。我们所认为的“余热”，绝大部分实际上并没有那么热;60%左右在230℃以下。尽管听起来或许很热，但还是太冷了，不足以启动涡轮机发电。
替代方案是干脆直接将这些热量送到需要它的地方去。“热电厂”就是这么做的。热电厂是回收部分或全部余热，通过管道网将其以蒸汽或热水的形式送到附近城市。这些城市的建筑物则利用该网络加热水源或空气以备集中供暖所需。
不过，与我们家中、办公室、车辆和火车浪费的热量相比，发电厂的余热只是大海中的一滴水。由于是零星散失的，来自这些形形色色的来源的余热比来自发电厂这样的单一、集中来源的余热要难利用得多。此外，这些余热的温度也只是勉强称得上热。回收它要棘手得多。
地源热泵规模有限
碰巧有一种技术能从温热的环境中吸取能量，我们早就接触到了这种技术。从上世纪40年代美国发明家罗伯特·韦伯意识到他可以逆转制冷过程从地面抽取热量开始，地源热泵就一直在帮助房主节省暖气账单。
该系统利用了地面是热的不良导体这一事实;在气候温和的地区，不管地表温度有多少，在地下几米的地方，土壤总是保持在10℃左右。冬天，地源热泵可以利用这一稳定的温度为房子供暖。即便在像挪威和阿拉斯加这么冷的地方，这种装置的效力也足以有效地供暖。
但该系统能做的还不止这些。逆转地源热泵的工作过程，它就能在夏天让你的房子凉快下来。奥雅纳工程咨询公司驻伦敦的合伙人斯蒂芬·希尔说，相应扩大该机械装置的规模效果会更好。
但有一个隐藏的难点，即该系统的规模有一定的限制。不可能在城市里的每座楼下面都安装一个地源热泵。
城市热网效果最好
不过，有个替代方案要好得多：用热泵来回收城市里的余热。就像地源热泵从地面抽取热量一样，城市余热泵可以采集我们城市之下———从地铁系统到下水道———积累的大量余热。然后它们可以利用管道系统和热交换器把热量转移到需要它的地方，形成一个城市热网。
乘客们常常抱怨，余热在我们许多最大的城市地下的地铁隧道中积累。即便在冷天，伦敦地铁站台上的温度也能达到20℃。为了回收这种热度，德国的旭普林公司和雷奥股份公司与奥雅纳工程咨询公司一起设计了一种隧道管片衬砌，其功能与地源热泵中埋入地下的盘管类似，可以利用发动机、刹车以及周边土地产生的热量。
这种衬砌被放入奥地利延巴赫54米长的一段新高速铁路的隧道中，为隧道上方的市政大楼提供足以完全替代现有锅炉的热量。现在仍处于优化阶段，但在成功运转的首个冬天，低至-15℃的室外温度它也应付了下来。
地铁远非城市余热的唯一来源。想想你今早洗的淋浴，或你周末洗的衣服。去年沿着美国的排水管零星流失的热量带走了3500亿千瓦时的能量———相当于美国的水电发电总量。这些能量散入了温度保持在微温的15℃的下水道中。
有助控制气候变化
世界各地正在兴建利用热泵来回收这些废水中的部分热量的工程。挪威奥斯陆是利用温热的污水来实现大规模供暖的首批城市之一。在奥斯陆，类似地源热泵中的盘管但要大得多的设备被浸入流动的、未经处理的污水中。
其他国家也意识到这是个潜在金矿。温哥华对未经处理的污水中的热量加以利用并将它输回某个地区，为2010年冬季奥运会修建的奥运村也在该地区，奥运村需要的热量和热水70%是由回收的热量供应的。
有些城市也开始试验热泵的冷却潜力。丹麦、瑞典和芬兰是全球率先利用热泵技术来处理城市废水的国家。尤其是赫尔辛基，它还曾因大型供暖和制冷系统而获奖。
这场能源革命能否在其他地方流行起来还有待观察。安装必要的基础设施需要巨额投资和强烈的政治意愿。
不过，认真考虑城市热网有一个更重要的原因———气候变化。
利用热泵在全市网络中回收利用我们的余热或许有助于抑制加速气候变化的因素。那就实实在在是一场能源革命了。((英国《新科学家》周刊 作者：切尔西·沃尔德))
