丹麥：低成本與零排放的供熱解決方案

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　供暖已成為南方居民關(guān)心的話題。而在北方，霧霾現(xiàn)象在供熱季節(jié)中明顯加重。怎樣才能既獲得舒適的室內(nèi)供暖溫度，又能減少供暖造成的空氣污染呢？

　　在各種采暖方案中，電地暖的舒適度和便利性從未被質(zhì)疑過(guò)。今天，隨著電能日益成為太陽(yáng)能等清潔能源的載體，電地暖成為一種清潔、低碳、甚至零碳的供暖解決方案，受到越來(lái)越多市民的青睞。電地暖具有環(huán)保、零排放的特點(diǎn)，這很大程度上得益于近年來(lái)興起的“電能替代”概念。去年11月，國(guó)家電網(wǎng)正式提出“電能替代”戰(zhàn)略，“以電代煤、以電代油、電從遠(yuǎn)方來(lái)”或?qū)⒊蔀槲覈?guó)治理城市霧霾的有力措施，也就是通過(guò)提高用電而不是直接燒煤燒油，減少城市大氣污染物排放，緩解霧霾困擾。

　　在有著漫長(zhǎng)冬季的北歐國(guó)家丹麥，某供暖公司通過(guò)電地暖示范項(xiàng)目，證明在獨(dú)戶住宅中采用該解決方案不但能帶來(lái)室內(nèi)舒適度和高能效，還能實(shí)現(xiàn)零碳排放。在地丹麥森訥堡正在實(shí)施零碳項(xiàng)目，致力于在2029年成為零排放地區(qū)，采用了電地暖的零碳屋便是實(shí)現(xiàn)這一目標(biāo)的措施之一。

　　采用電地暖的丹麥“零碳屋”

　　丹麥的氣候條件與中國(guó)山東、華北地區(qū)相近相似，丹佛斯公司為一套標(biāo)準(zhǔn)的低能耗獨(dú)戶住宅，裝備了用太陽(yáng)能光伏發(fā)電的電地暖系統(tǒng)，還采用了供應(yīng)熱水的太陽(yáng)能集熱板。為期7個(gè)月的密切監(jiān)控顯示，該住宅能夠?qū)崿F(xiàn)零碳排放的目標(biāo)，長(zhǎng)遠(yuǎn)上甚至能滿足能源自給的要求。

　　該解決方案是在一個(gè)196平米的標(biāo)準(zhǔn)低能耗兩層住宅中實(shí)施的，經(jīng)過(guò)長(zhǎng)達(dá)7個(gè)月的監(jiān)測(cè)，證明由太陽(yáng)能發(fā)電并結(jié)合電地暖系統(tǒng)，加上可供應(yīng)熱水的太陽(yáng)能熱水器很好地實(shí)現(xiàn)了凈零能源的目標(biāo)，而且成本顯著低于丹麥同等標(biāo)準(zhǔn)低能耗住宅。業(yè)主的一家四口對(duì)室內(nèi)恒定和舒適的溫度感到非常滿意。

　　丹佛斯中國(guó)供熱解決方案部的電地暖銷售與技術(shù)經(jīng)理張寒晶表示：“這一案例為我們及電地暖整個(gè)行業(yè)打開(kāi)了一扇通往新的應(yīng)用領(lǐng)域的大門，即我們可以將電地暖與太陽(yáng)能、風(fēng)能等清潔能源結(jié)合起來(lái)，讓電地暖行業(yè)為降低碳排放、減輕霧霾這個(gè)目標(biāo)作出自己的貢獻(xiàn)。”

　　張寒晶解釋道：以前大家普遍認(rèn)為節(jié)能解決方案會(huì)推高成本，但如果我們從建筑的整個(gè)生命周期來(lái)看長(zhǎng)期成本，事實(shí)并非如此。就這個(gè)項(xiàng)目中的住宅來(lái)說(shuō)，其初始投資比承建商提供的標(biāo)準(zhǔn)低能耗住宅高出了約12000歐元，但根據(jù)全壽命綜合使用成本分析，凈零能源住宅使用30年的總費(fèi)用比標(biāo)準(zhǔn)低能耗住宅大約要低10000歐元，而且電地暖解決方案具有30-50年內(nèi)基本無(wú)需維護(hù)的優(yōu)點(diǎn)。另外需要特別指出的是，增加的成本主要來(lái)自屋頂太陽(yáng)能電池板，而在該房屋開(kāi)始建筑的兩年中，太陽(yáng)能電池板的市場(chǎng)售價(jià)已經(jīng)大幅降低。未來(lái)這類建筑物在經(jīng)濟(jì)上將更加劃算。

　　對(duì)中國(guó)的啟發(fā)

　　一棟位于丹麥的獨(dú)立別墅式住宅，能否為我們?cè)谥袊?guó)的電地暖行業(yè)與清潔能源的結(jié)合提供啟發(fā)？這一思考比這個(gè)案例本身更具意義。實(shí)際上，結(jié)合中國(guó)的本地實(shí)踐，在這一案例啟發(fā)下，我們的供熱和電力行業(yè)專業(yè)從業(yè)人員可以在全新角度深入探索新的實(shí)踐應(yīng)用。

　　凈零能源住宅在經(jīng)濟(jì)上的吸引力取決于多種因素，例如是否能以節(jié)約資金的方式在電網(wǎng)中存儲(chǔ)并平衡能源，以及太陽(yáng)能光伏發(fā)電的成本高低。然而，全球趨勢(shì)是該節(jié)能解決方案將變得更有競(jìng)爭(zhēng)力。在可預(yù)見(jiàn)的未來(lái)，太陽(yáng)能電池的價(jià)格預(yù)計(jì)每五年會(huì)下降50%。

　　中國(guó)的中西部地區(qū)，不僅太陽(yáng)能富集程度要好于丹麥，而且在西北及東北、內(nèi)蒙等地，還有非常豐富的風(fēng)能。同時(shí)風(fēng)能的發(fā)電高峰，與供熱的負(fù)荷高峰兩者的一致性更好。清潔能源與電地暖結(jié)合的前景非常美好。

　　對(duì)于風(fēng)能富集區(qū)，由于風(fēng)力發(fā)電的快速發(fā)展，近年來(lái)已經(jīng)出現(xiàn)了熱電聯(lián)產(chǎn)和風(fēng)力發(fā)電的矛盾。冬季時(shí)，由于用電量小，熱電聯(lián)產(chǎn)時(shí)的發(fā)電量已經(jīng)足以滿足電網(wǎng)需求，而此時(shí)風(fēng)力發(fā)電正處于發(fā)電高峰，發(fā)出的電量電網(wǎng)無(wú)法消納，只好采用棄風(fēng)，白白浪費(fèi)寶貴的清潔能源。而此時(shí)采用電地暖可以平衡熱電聯(lián)產(chǎn)、供電、供熱、風(fēng)力發(fā)電等多種要素，最大程度地減少煤炭的消耗，利用清潔能源，取得事半功倍的效果。

　　此外，將西部清潔能源所發(fā)電量，甚至坑口電廠所發(fā)的電量，通過(guò)電網(wǎng)輸送至華北等環(huán)境容量已經(jīng)到極限的地區(qū)，用于采暖。不僅免去煤炭的輸送，而且可以緩解華北地區(qū)的大氣污染。

　　同時(shí)由于電地暖系統(tǒng)具有蓄熱的特性，與智能控制和電網(wǎng)負(fù)荷管理系統(tǒng)相結(jié)合，可以緩解清潔能源發(fā)電對(duì)電網(wǎng)帶來(lái)的沖擊，在清潔能源發(fā)電高峰時(shí)，將電能轉(zhuǎn)化為熱能蓄積在建筑物內(nèi)；而在清潔能源發(fā)電低谷時(shí)，利用蓄積的熱量維持房間溫度。

　　“這幾種形式僅僅是清潔能源與電地暖，一新一老兩項(xiàng)技術(shù)相遇的時(shí)候，可能產(chǎn)生的一部分奇妙的化學(xué)反應(yīng)。我相信隨著從業(yè)人員的深入研究，我們將能找到更多的適合中國(guó)國(guó)情的應(yīng)用，在用電地暖系統(tǒng)提供高舒適度節(jié)能的同時(shí)，有效利用清潔能源，降低碳排放，保護(hù)環(huán)境，”張寒晶說(shuō)。

　　該解決方案是在一個(gè)196平米的標(biāo)準(zhǔn)低能耗兩層住宅中實(shí)施的，這種住宅通常是采用熱泵和水地暖系統(tǒng)。

圖1： 示范項(xiàng)目外觀
 

圖2：示范項(xiàng)目建筑平面
 

　　在該示范項(xiàng)目中，熱泵被替換成了一個(gè)7.2千瓦的太陽(yáng)能光伏發(fā)電系統(tǒng)和一個(gè)4.9平米的提供家用熱水的太陽(yáng)集熱系統(tǒng)。屋頂?shù)男倍仁?5度，方向差不多是正南。所有房間的水地暖都被替換成了丹佛斯的電地暖系統(tǒng)。在一樓，電地暖發(fā)熱電纜采用濕式安裝，被嵌入到10厘米厚的混凝土板中。在二樓，電采暖發(fā)熱電纜，采用干式安裝，直接被安裝于木地板下面。電地暖解決方案在30-50年內(nèi)基本無(wú)需維護(hù)，不需要保養(yǎng)或更換。

　　通風(fēng)率是每平米0.325l/s，采用熱回收通風(fēng)，熱回收率為82.5%。

　　到目前為止已經(jīng)進(jìn)行了七個(gè)月的能耗監(jiān)測(cè)，共需監(jiān)測(cè)24個(gè)月。

　　到目前為止的檢測(cè)表明，該住宅最終將成為能源自給型住宅，它將產(chǎn)生16%的額外能源，用于供暖和家用熱水。

　　注：

　　1.Be10是丹麥能源績(jī)效計(jì)算工具，用于在建筑設(shè)計(jì)中，比較各種系統(tǒng)間的能源績(jī)效。本表所有數(shù)據(jù)均通過(guò)Be10進(jìn)行計(jì)算所得。

　　2.該折算系數(shù)為丹麥建筑能源績(jī)效計(jì)算法規(guī)中所規(guī)定，最新的法規(guī)規(guī)定，每1個(gè)單位的電能需要折算為2.5個(gè)單位的一次能源，而采用清潔能源可根據(jù)一定規(guī)則進(jìn)行抵扣。最終通過(guò)一次能源的消耗量，比較不同系統(tǒng)之間的能源績(jī)效。

　　由上表中的數(shù)據(jù)可知，系統(tǒng)4條件下即該示范項(xiàng)目下，該建筑在20度室內(nèi)溫度下，不僅僅可以實(shí)現(xiàn)零排放，而且可實(shí)現(xiàn)折算為一次能源的正能量產(chǎn)出。