丹麦：低成本与零排放的供热解决方案

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　供暖已成为南方居民关心的话题。而在北方，雾霾现象在供热季节中明显加重。怎样才能既获得舒适的室内供暖温度，又能减少供暖造成的空气污染呢？

　　在各种采暖方案中，电地暖的舒适度和便利性从未被质疑过。今天，随着电能日益成为太阳能等清洁能源的载体，电地暖成为一种清洁、低碳、甚至零碳的供暖解决方案，受到越来越多市民的青睐。电地暖具有环保、零排放的特点，这很大程度上得益于近年来兴起的“电能替代”概念。去年11月，国家电网正式提出“电能替代”战略，“以电代煤、以电代油、电从远方来”或将成为我国治理城市雾霾的有力措施，也就是通过提高用电而不是直接烧煤烧油，减少城市大气污染物排放，缓解雾霾困扰。

　　在有着漫长冬季的北欧国家丹麦，某供暖公司通过电地暖示范项目，证明在独户住宅中采用该解决方案不但能带来室内舒适度和高能效，还能实现零碳排放。在地丹麦森讷堡正在实施零碳项目，致力于在2029年成为零排放地区，采用了电地暖的零碳屋便是实现这一目标的措施之一。

　　采用电地暖的丹麦“零碳屋”

　　丹麦的气候条件与中国山东、华北地区相近相似，丹佛斯公司为一套标准的低能耗独户住宅，装备了用太阳能光伏发电的电地暖系统，还采用了供应热水的太阳能集热板。为期7个月的密切监控显示，该住宅能够实现零碳排放的目标，长远上甚至能满足能源自给的要求。

　　该解决方案是在一个196平米的标准低能耗两层住宅中实施的，经过长达7个月的监测，证明由太阳能发电并结合电地暖系统，加上可供应热水的太阳能热水器很好地实现了净零能源的目标，而且成本显著低于丹麦同等标准低能耗住宅。业主的一家四口对室内恒定和舒适的温度感到非常满意。

　　丹佛斯中国供热解决方案部的电地暖销售与技术经理张寒晶表示：“这一案例为我们及电地暖整个行业打开了一扇通往新的应用领域的大门，即我们可以将电地暖与太阳能、风能等清洁能源结合起来，让电地暖行业为降低碳排放、减轻雾霾这个目标作出自己的贡献。”

　　张寒晶解释道：以前大家普遍认为节能解决方案会推高成本，但如果我们从建筑的整个生命周期来看长期成本，事实并非如此。就这个项目中的住宅来说，其初始投资比承建商提供的标准低能耗住宅高出了约12000欧元，但根据全寿命综合使用成本分析，净零能源住宅使用30年的总费用比标准低能耗住宅大约要低10000欧元，而且电地暖解决方案具有30-50年内基本无需维护的优点。另外需要特别指出的是，增加的成本主要来自屋顶太阳能电池板，而在该房屋开始建筑的两年中，太阳能电池板的市场售价已经大幅降低。未来这类建筑物在经济上将更加划算。

　　对中国的启发

　　一栋位于丹麦的独立别墅式住宅，能否为我们在中国的电地暖行业与清洁能源的结合提供启发？这一思考比这个案例本身更具意义。实际上，结合中国的本地实践，在这一案例启发下，我们的供热和电力行业专业从业人员可以在全新角度深入探索新的实践应用。

　　净零能源住宅在经济上的吸引力取决于多种因素，例如是否能以节约资金的方式在电网中存储并平衡能源，以及太阳能光伏发电的成本高低。然而，全球趋势是该节能解决方案将变得更有竞争力。在可预见的未来，太阳能电池的价格预计每五年会下降50%。

　　中国的中西部地区，不仅太阳能富集程度要好于丹麦，而且在西北及东北、内蒙等地，还有非常丰富的风能。同时风能的发电高峰，与供热的负荷高峰两者的一致性更好。清洁能源与电地暖结合的前景非常美好。

　　对于风能富集区，由于风力发电的快速发展，近年来已经出现了热电联产和风力发电的矛盾。冬季时，由于用电量小，热电联产时的发电量已经足以满足电网需求，而此时风力发电正处于发电高峰，发出的电量电网无法消纳，只好采用弃风，白白浪费宝贵的清洁能源。而此时采用电地暖可以平衡热电联产、供电、供热、风力发电等多种要素，最大程度地减少煤炭的消耗，利用清洁能源，取得事半功倍的效果。

　　此外，将西部清洁能源所发电量，甚至坑口电厂所发的电量，通过电网输送至华北等环境容量已经到极限的地区，用于采暖。不仅免去煤炭的输送，而且可以缓解华北地区的大气污染。

　　同时由于电地暖系统具有蓄热的特性，与智能控制和电网负荷管理系统相结合，可以缓解清洁能源发电对电网带来的冲击，在清洁能源发电高峰时，将电能转化为热能蓄积在建筑物内；而在清洁能源发电低谷时，利用蓄积的热量维持房间温度。

　　“这几种形式仅仅是清洁能源与电地暖，一新一老两项技术相遇的时候，可能产生的一部分奇妙的化学反应。我相信随着从业人员的深入研究，我们将能找到更多的适合中国国情的应用，在用电地暖系统提供高舒适度节能的同时，有效利用清洁能源，降低碳排放，保护环境，”张寒晶说。

　　该解决方案是在一个196平米的标准低能耗两层住宅中实施的，这种住宅通常是采用热泵和水地暖系统。

图1： 示范项目外观
 

图2：示范项目建筑平面
 

　　在该示范项目中，热泵被替换成了一个7.2千瓦的太阳能光伏发电系统和一个4.9平米的提供家用热水的太阳集热系统。屋顶的斜度是45度，方向差不多是正南。所有房间的水地暖都被替换成了丹佛斯的电地暖系统。在一楼，电地暖发热电缆采用湿式安装，被嵌入到10厘米厚的混凝土板中。在二楼，电采暖发热电缆，采用干式安装，直接被安装于木地板下面。电地暖解决方案在30-50年内基本无需维护，不需要保养或更换。

　　通风率是每平米0.325l/s，采用热回收通风，热回收率为82.5%。

　　到目前为止已经进行了七个月的能耗监测，共需监测24个月。

　　到目前为止的检测表明，该住宅最终将成为能源自给型住宅，它将产生16%的额外能源，用于供暖和家用热水。

　　注：

　　1.Be10是丹麦能源绩效计算工具，用于在建筑设计中，比较各种系统间的能源绩效。本表所有数据均通过Be10进行计算所得。

　　2.该折算系数为丹麦建筑能源绩效计算法规中所规定，最新的法规规定，每1个单位的电能需要折算为2.5个单位的一次能源，而采用清洁能源可根据一定规则进行抵扣。最终通过一次能源的消耗量，比较不同系统之间的能源绩效。

　　由上表中的数据可知，系统4条件下即该示范项目下，该建筑在20度室内温度下，不仅仅可以实现零排放，而且可实现折算为一次能源的正能量产出。