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。今天，隨著電能日益成為太陽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，受到越來越多市民的青睞。電地暖具有環(huán)保、零排放的特點，這很大程度上得益于近年來興起的“電能替代”概念。去年11月，國家電網(wǎng)正式提出“電能替代”戰(zhàn)略，“以電代煤、以電代油、電從遠方來”或?qū)⒊蔀槲覈卫沓鞘徐F霾的有力措施，也就是通過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。

　　在有著漫長冬季的北歐國家丹麥，某供暖公司通過電地暖示范項目，證明在獨戶住宅中采用該解決方案不但能帶來室內(nèi)舒適度和高能效，還能實現(xiàn)零碳排放。在地丹麥森訥堡正在實施零碳項目，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現(xiàn)這一目標的措施之一。

　　采用電地暖的丹麥“零碳屋”

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

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

　　丹佛斯中國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行業(yè)打開了一扇通往新的應(yīng)用領(lǐng)域的大門，即我們可以將電地暖與太陽能、風能等清潔能源結(jié)合起來，讓電地暖行業(yè)為降低碳排放、減輕霧霾這個目標作出自己的貢獻。”

　　張寒晶解釋道：以前大家普遍認為節(jié)能解決方案會推高成本，但如果我們從建筑的整個生命周期來看長期成本，事實并非如此。就這個項目中的住宅來說，其初始投資比承建商提供的標準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年的總費用比標準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)基本無需維護的優(yōu)點。另外需要特別指出的是，增加的成本主要來自屋頂太陽能電池板，而在該房屋開始建筑的兩年中，太陽能電池板的市場售價已經(jīng)大幅降低。未來這類建筑物在經(jīng)濟上將更加劃算。

　　對中國的啟發(fā)

　　一棟位于丹麥的獨立別墅式住宅，能否為我們在中國的電地暖行業(yè)與清潔能源的結(jié)合提供啟發(fā)？這一思考比這個案例本身更具意義。實際上，結(jié)合中國的本地實踐，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踐應(yīng)用。

　　凈零能源住宅在經(jīng)濟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)中存儲并平衡能源，以及太陽能光伏發(fā)電的成本高低。然而，全球趨勢是該節(jié)能解決方案將變得更有競爭力。在可預見的未來，太陽能電池的價格預計每五年會下降50%。

　　中國的中西部地區(qū)，不僅太陽能富集程度要好于丹麥，而且在西北及東北、內(nèi)蒙等地，還有非常豐富的風能。同時風能的發(fā)電高峰，與供熱的負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。

　　對于風能富集區(qū)，由于風力發(fā)電的快速發(fā)展，近年來已經(jīng)出現(xiàn)了熱電聯(lián)產(chǎn)和風力發(fā)電的矛盾。冬季時，由于用電量小，熱電聯(lián)產(chǎn)時的發(fā)電量已經(jīng)足以滿足電網(wǎng)需求，而此時風力發(fā)電正處于發(fā)電高峰，發(fā)出的電量電網(wǎng)無法消納，只好采用棄風，白白浪費寶貴的清潔能源。而此時采用電地暖可以平衡熱電聯(lián)產(chǎn)、供電、供熱、風力發(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)負荷管理系統(tǒng)相結(jié)合，可以緩解清潔能源發(fā)電對電網(wǎng)帶來的沖擊，在清潔能源發(fā)電高峰時，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，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，一新一老兩項技術(shù)相遇的時候，可能產(chǎn)生的一部分奇妙的化學反應(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國情的應(yīng)用，在用電地暖系統(tǒng)提供高舒適度節(jié)能的同時，有效利用清潔能源，降低碳排放，保護環(huán)境，”張寒晶說。

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

圖1： 示范項目外觀
 

圖2：示范項目建筑平面
 

　　在該示范項目中，熱泵被替換成了一個7.2千瓦的太陽能光伏發(fā)電系統(tǒng)和一個4.9平米的提供家用熱水的太陽集熱系統(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)基本無需維護，不需要保養(yǎng)或更換。

　　通風率是每平米0.325l/s，采用熱回收通風，熱回收率為82.5%。

　　到目前為止已經(jīng)進行了七個月的能耗監(jiān)測，共需監(jiān)測24個月。

　　到目前為止的檢測表明，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是丹麥能源績效計算工具，用于在建筑設(shè)計中，比較各種系統(tǒng)間的能源績效。本表所有數(shù)據(jù)均通過Be10進行計算所得。

　　2.該折算系數(shù)為丹麥建筑能源績效計算法規(guī)中所規(guī)定，最新的法規(guī)規(guī)定，每1個單位的電能需要折算為2.5個單位的一次能源，而采用清潔能源可根據(jù)一定規(guī)則進行抵扣。最終通過一次能源的消耗量，比較不同系統(tǒng)之間的能源績效。

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