为纽约供暖

如果有人问你，纽约对你意味着什么，答案对我们每个人来说都不一样。如果你对它很熟悉，“不夜城”会在记忆中留下无数精彩瞬间可供选择。它充满活力的文化融合和不懈的活力令人难以忘怀。但即使是对那些从未踏上过曼哈顿的人来说，它的天际线也令人一见难忘。由高耸入云的摩天大楼主宰，它象征着雄心、乐观和决心——用混凝土、钢铁和石材铸就的美国梦。

从地面到天空：摩天大楼的起源

我们今天所熟悉的纽约天际线并非一直如此。需要多种因素的结合才能不断向上建造。美国第一座高层建筑甚至不在纽约；芝加哥率先在1884年建造了12层的家庭保险大厦。但正是19世纪末的技术进步使建造更高建筑的梦想成为现实。 贝塞麦钢被锻造成长型截面，使更高、更灵活的结构框架成为可能，这是旧式铸铁所无法实现的。喷淋头用于应对火灾风险，意味着原来23米的建筑高度限制被放宽。而且，交流电获得专利，导致了能够将人们送往新高度的电梯问世。 至于如何在这些新式摩天大楼中让人们在刺骨的寒冬里保持舒适，答案就在蒸汽中。

Sarco的纽约故事

当Singer大厦上那座独特的塔楼接近完工、在城市街道上方拔地而起达40层时，纽约已成为美国进步的灯塔。1907年，Lewis Sanders从英国航行近一周后驶入港口，那座由红砖和蓝石建造的布杂艺术风格塔楼即将成为世界上最高的建筑，虽然仅仅维持了一年。 他并非独自见证城市天际线的演变。1907年，处理美国移民事务的埃利斯岛迎来了有史以来最繁忙的一年，处理了125万名满怀希望的移民。 然而，与大多数人不同，Sanders的旅程有着明确的目标：为他的英国雇主公司设立美国分公司。同年，Sarco燃料节约与工程公司在下曼哈顿设立办事处。几年后的1915年，公司更名为Sarco Co. Inc.。其信笺抬头列出了核心产品，包括CO2记录仪、蒸汽流量计、燃料和气体热量计、通风仪表、蒸汽疏水阀和恒温调节器。 蒸汽疏水阀是业务增长的支柱，随着城市的快速发展，对优质疏水阀的需求帮助Sarco建立了声誉。那段辉煌岁月中的副总裁Ruth Greenfield后来回忆道：

我可以负责任地说，在纽约市1921年至1932年间建造的每一栋公寓楼……都安装了Sarco散热器疏水阀。

纽约市为何选择蒸汽

答案在于蒸汽作为能量传递介质的独特属性。它携带的热量远超水，并且具有不需要循环泵就能将热量送到所需位置的优势。这不仅节省了循环泵的成本，还避免了控制泵及其流量以管理热传递所带来的复杂性。 当需要将蒸汽输送到高层建筑中的各个散热器时，蒸汽的优势显而易见。通过引入真空，蒸汽不是被压入系统中排除空气，而是被真空吸引，以高达每小时150英里的速度流过整个供暖系统。这确保了整栋建筑快速而均匀的供暖。 帝国大厦的供暖系统就是一个很好的例子。1931年竣工时，其102层使其成为世界上最高的建筑。今天，在一项重大能效改造项目之后，距其竣工已92年，它仍然依靠蒸汽来为在其中工作的人们供暖。所有这些仅使用1.5 psi的蒸汽压力——以及6,600个蒸汽疏水阀。详细的能效改造使能源使用减少了40%以上，碳排放减少了54%。

蒸汽超越摩天大楼

使用蒸汽为建筑供暖并非新发现。Joseph Nason在开发铸铁散热器方面发挥了重要作用，他早在1855年就在皮尔斯总统的白宫中使用了蒸汽供暖。到1882年，纽约蒸汽公司（Con Edison的前身）已为从炮台公园到96街的近1,600名客户提供蒸汽服务。 虽然大多数新建高层建筑是为了最大化商业用途的空间和利润，蒸汽也进入了纽约的住宅中。 你可能认为情况已经有所变化。在城市最高建筑方面的明显优势之外，蒸汽已经被取代了。你会大错特错。

正如Urban Green所指出的，使用蒸汽的影响是革命性的：“它取代了壁炉和炉灶，提供了更好的室内空气质量、舒适度和效率。“在二十世纪初的几十年里，今天纽约的大部分建筑建成时，人们对在没有通风的室内空间存在健康担忧。涌入城市的成千上万移民导致了过度拥挤的廉租房，引发了对疾病和”污浊空气”（实际上是呼吸他人呼出的空气）的恐惧。对结核病等疾病以及1918年西班牙流感等毁灭性大流行的恐惧加剧了这种观念。

解决方案？即使在严冬，也保持窗户打开。这一建议在一个世纪里没有改变。还记得几年前新冠疫情期间，如果与他人共处一室，指南建议是保持窗户打开。 从公共卫生角度来看，这可能是谨慎的，但它直接导致了今天围绕蒸汽的误解。

难以掌控？蒸汽在今天的位置

纽约的冬天可能极为寒冷，尤其是在寒冷的东北风刮来时。为了弥补开窗政策，安装了能够在最寒冷的日子即使窗户打开也能供暖的锅炉和散热器。当产生蒸汽的燃料从煤炭转向石油再转向天然气时，更换的设备被过度配置，宁可过热也不愿不够热。 更高效的双层玻璃窗取代了旧窗户，隔热和气密性也得到改善，这些都加剧了原始供暖系统的闷热性。加上糟糕的维护计划，这些过度配置的蒸汽系统意味着人们现在在冬天打开窗户是因为太热了。 对于拥有自己供暖系统的建筑，Urban Green对前进方向态度明确：“随着蒸汽系统老化，它们应该被水力系统或电动热泵所取代。“当然，这是用另一种能量传递介质——热水来替代蒸汽。关于电力如何产生的问题仍然存在。如果不是来自天然气（目前超过石油和煤炭），而是来自可再生能源，那么为什么不用相同的能源来产生蒸汽呢？ 即使是主张将蒸汽排除在外的人也承认，这样一项庞大的工程在短期内是不够的。正如Urban Green所指出的：“现在投资蒸汽的另一个原因是，在建筑完全电气化之前，我们可能会看到混合供暖系统的发展，继续使用蒸汽来辅助热泵。” 他们还建议采取一系列即时措施来平衡蒸汽系统，包括纠正过度配置的锅炉，以及引入隔热和温度控制措施，这些措施的回收期为八年或更短。 最终，很明显这不是”非此即彼”的问题；那是一个伪命题。正确安装、良好维护并进行各种可能的升级，蒸汽系统当然是可行的。正如Urban Green所承认的：“如果蒸汽系统运行正常，它们能将蒸汽送到建筑中的每个散热器，租户获得更均匀的供暖而不会过热。“

蒸汽大有可为的两个领域

无论你对热泵的潜力持多么积极的看法，在高层建筑方面它们都显得不足。想象一下，当考虑到每20层就要牺牲一层给热泵以将热水推向更高处时，所造成的房地产价值损失有多大。当室外变冷时，几乎总是需要备用系统来提升其输出。而且，请记住，它们每天24小时、每年365天都需要电力来运行。 物理定律也没有改变。一磅冷凝蒸汽携带的热量比25磅在散热器中降温4.4°C的热水还要多，而且不需要泵送。 还有Con Edison，他们现在运营着世界上最大的蒸汽系统。通过超过100英里的管道，蒸汽在六个站点集中产生，然后分配到曼哈顿下半部。其中一些站点仅用于产生蒸汽，其他站点也同时发电。而且，它不仅用于供暖，还为纽约的医院（用于灭菌目的）、洗衣店和食品加工企业提供蒸汽。 依赖蒸汽的不仅仅是帝国大厦。Con Edison的网络为联合国、中央车站和克莱斯勒大楼提供供暖、制冷（借助吸收式制冷机）和热水。作为纽约证券交易所上市时间最长的股票，Con Edison对蒸汽的前景持积极态度，其长期计划专注于”蒸汽系统脱碳”。 Con Edison远未将蒸汽视为过时，他们认识到蒸汽仍然是一个选择。而且，在这个过程中，他们也将产生驱动任何新热泵装置所需的大部分电力。

双城记

对于纽约供暖的未来，各方意见不一。像Urban Green这样的机构认为这必须改变，被水力系统或电动热泵所取代。不出所料，Con Edison将蒸汽视为该市”最热门的新型清洁能源系统”，前景光明。无论你认为它是最佳选择还是最差选择，各方一致认为第一步是提高现有系统的效率。一个多世纪以来，蒸汽一直让纽约人免受寒冷之苦，在可预见的未来也将继续如此。 至于我们？现在，作为Spirax Sarco，蒸汽在建筑中的应用仍然是我们业务中虽小但重要的一部分，约占集团收入的3%。我们不再位于麦迪逊大道，我们在全美各地开展业务。自1907年第一个办事处开设以来，我们一直在学习和分享蒸汽专业知识。蒸汽仍然是我们的业务，我们继续探索它为未来提供的众多途径。

来源：

• Patrick Sisson：蒸汽供暖与大流行的奇特历史
• Christina Nunez：城市地下迷宫如何成为清洁能源发电站
• John Pinching：帝国大厦的未来由内而外
• Igor Zhadonovsky：https://www.intechopen.com/online-first/84666
• Con Edison：蒸汽系统作为纽约市新型清洁能源解决方案
• Urban Green Council：揭开蒸汽的面纱
• Nigel Watson：Knowledge, Service, Products，2019年。