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                德國供暖方式(德國冬季取暖用什么)

                時間:?2021-11-26 09:33:07 ??來源:?投稿 ??作者:?dxm ??點擊: ?

                德國是一個高緯度國家,冬天漫長而寒冷,供暖時間照慣例是從當年的10月1日到第二年的4月31日。即使在夏季,如果出現了極端天氣,驟然變冷的話,室內也能隨時根據需要供暖。

                德國供暖方式(德國冬季取暖用什么)

                德國每年1月的平均氣溫圖,大部分地區都低于零底

                以首都柏林為例,柏林位于北緯52.5度,和中國最北的漠河只差了不到0.5度,可以說比絕大多數的中國城市還要更“北”。寒冷的氣候使得“讓每個家庭用上暖氣”被作為一項國家大事,暖氣費也是家家戶戶的一筆重要開支。德國能源機構從舒適和節能的角度出發,向公眾建議的室溫為:臥室為16攝氏度,起居室為20攝氏度,浴室為24攝氏度。德國《法蘭克福匯報》的一篇文章說,德國人每月每平方米居住面積的取暖花費是1.2歐元,這意味著一個80平方米的公寓,每月的暖氣費用是96歐元,折合人民幣約750元。

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                供暖需求如此強大,但德國本身能源十分匱乏,天然氣和煤炭都依賴進口,因此德國非常注重效率和環保。德國的石油幾乎100%依靠進口,天然氣80%進口,煤的進口量也日益增長。據統計,德國約有一半的最終能源消費用來生產熱能,其中家庭供暖占熱能消費的46%,如何提高熱能生產效率,增加建筑保溫,一直備受關注。2002年生效的《能源節約法》就旨在規范鍋爐等供暖設備的節能技術指標和建筑材料的保暖性能等。

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                德國的暖氣供給分為集中供暖和獨立供暖。在前民主德國地區,集中供暖占供熱系統的30%,其余為獨立供暖。在中國北方,暖氣計費是按照居住面積一次性交一個采暖季的暖氣費,這種“包月”的做法使得很多用戶在使用暖氣時變得“肆無忌憚”,很多人出門后不會關掉暖氣,甚至出現了因為家里溫度太高開著窗戶散熱的現象。這在德國是無法想象的在,在德國,如果下班后忘記關暖氣,第二天辦公區的管理人員就會找上門來提醒并警告。

                德國供暖方式(德國冬季取暖用什么)

                集中供暖在德國是如何計費呢?

                德國的集中供暖采取分戶熱計量收費,采暖在冬季是一筆不小的賬單。德國早在1981年就公布了暖氣和熱水計量收費條例, 其中包含對那些不執行此條例的房產主的懲罰條款,因而分戶熱計量收費得以在德國大面積推廣。在德國,每個暖氣片上都有一個調節閥,可以根據需要調節溫度。供暖公司根據數據收費,多用多交,少用少交。因此在德國,人們都習慣在出門前或入睡前調低暖氣用量,如果家里長時間沒人就直接關掉暖氣閥門,這樣既能省錢也能避免浪費。

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                德國暖氣片的溫度調節閥

                再來看德國集中供暖的熱力生產。德國主要采用天然氣和燃油,配合少量的電、煤炭、可再生能源進行熱電聯產。過去,煤炭曾經是主要燃料,但由于環保壓力,德國超過75%的新住宅使用天然氣這一相對清潔的能源,以減少空氣污染。熱力生產企業往往非常注重生產效率。首先是控制鍋爐大小,現代的鍋爐可以精確控制燃料和空氣的混合比例,使燃料充分燃燒,減少因燃燒不完全而產生的有害氣體。此外還要改良控制系統,通過合理設計煙道、回收預熱等措施,可以提高能源利用效率。

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                另外一種就是家庭獨立供暖。近年來,隨著科技的發展,雖然德國集中供暖系統依舊發達,但個人供暖的比例在逐年上升。德國家庭大多數采用天然氣、燃油等方式采暖。德國城市許多樓房的地下室設有一個天然氣鍋爐,負責全樓的暖氣和熱水供應。在德國政府的推動下,太陽能、風能等可再生能源近年來在獨立供暖上應用得越來越普遍。

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                開源還要節流,供暖的另一面是如何“保溫”

                德國人做了大量冬季房屋熱量損失和研究,對于提高房屋的密閉性和保溫性推出了很多產品。二戰以后的建筑,屋頂、墻壁和窗戶通常都有良好的密閉隔熱措施。但是在我國,門窗的熱損失已經占50%以上,很多地區政府補貼外墻保溫,但是窗戶還是普通的玻璃,尤其為了好看,窗戶越變越大,落地窗已經成為一種時尚,因此冬天屋里也就越冷,浪費的能源也就越多。此外,德國近年來不斷出現的綠色建筑為民眾提供了新選擇。比如,德國被動房技術:被動房的外墻和門窗隔熱功能優良,通過新風系統可抽掉污濁廢氣輸入新鮮空氣,即使在沒有供暖的情況下利用太陽儲能蓄熱設備,也可以保持較舒適的室溫。

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                被動房恒溫組成部件,從左到右依次是:保溫層、被動房窗戶、新風系統、氣密性、無熱橋

                被動房設計理念的核心思想在于最大限度地減少建筑的熱量損失。其技術措施可以歸納為以下幾個方面:

                1、加強建筑維護體系的保溫性能:

                建筑維護體系主要由外墻、屋面、外窗組成,加強圍護體系的保溫性能是“被動房”建筑設計和建造中最為重要的技術措施。正如人在冬季最重要的御寒手段就是穿上保暖衣服一樣,這是一個非常簡單的道理。而“被動房”正是充分發揮了這一原則。在考慮現有建筑材料的性能和價格的基礎上,為建筑穿上一件最保暖的外套,并把可能存在的“冷橋”盡量阻隔掉。建筑外墻和屋面是圍護體系主體,在歐洲目前的“被動房”中,外墻和屋面的保溫材料較多地采用XPS擠塑聚苯板以及巖棉等。為達到“被動房標準”,所采用的厚度都非常大。

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                例如:德國達姆施塔特建成的第一座“被動房”建筑中,外墻采用275mm的EPS聚苯保溫板,其傳熱系數為0.14;屋面采用了445mm的巖棉保溫,其傳熱系統達到0.1,在其他已建成的“被動房”項目中,外墻和屋面的傳熱系數通常都在0.1左右。外窗的保溫性能對玻璃和窗框要求度很高,在不少歐洲國家現有的建筑中,大多數采用雙層中空玻璃和斷橋鋁合金的窗框,其傳熱系數為2.4,還遠遠達不到“被動房”外窗的保溫性能要求。目前已建成的“被動房”中,建筑外窗通常采用3層中空玻璃以及帶保溫夾層的窗框,其傳熱系數可達0.8 以下。在圍護結構的阻熱性能明顯提高以后,“冷橋”就成為一個影響圍護體系保溫效果的重要因素。在現有建筑的設計中,“冷橋”也已經成為一個被關注的問題,但是遠沒有在“被動房”設計中那樣盡可能的被避免。在“被動房”里,盡量避免“冷橋”存在。

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                2、提高建筑的氣密性能:

                基于“被動房”的理念,建筑應該是一個盡量不受室外環境干擾的獨立系統。因此,建筑圍護結構應該具有可以隔絕室內外空氣滲透的功能,這一點在冬季尤為重要,所以,“被動房”建筑與室外空氣交換都是通過可以控制的機械系統來實現。建筑的氣密性能對于“被動房”非常重要,好的密閉性除了可以降低熱量損失以外,還可以控制室內環境的濕度和保護建筑結構。

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                在“被動房”建筑設計中,不少窗扇都是固定不可以打開的,部分可開啟窗扇在關閉時也要滿足很高的氣密性要求。在“被動房標準”中有一條不做嚴格要求但是推薦采用的指標,就是在建筑的氣密性測試中,要求在室內外50Pa壓力差的情況下,每小時的空氣滲透量不能超過建筑總容積的60%,在歐洲各國的現有建筑中,這一指標都還遠不能達到要求,通常在200%-400%之間,而在德國達姆施塔特建成的第一座“被動房”中,這一指標僅為30%,有效地減少了冬季熱量的損失。

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                3、機械送新風并進行熱回收

                當建筑的氣密性能大大提高以后,適宜的通風換氣方式對于“被動房”就尤為重要了。要保持室內空氣的清潔與健康,必須要滿足一定的新風量,在歐洲各國中,新風量的指標從室內空氣每小時換氣0.4~0.9次,我國北京居住建筑節能設計標準中規定的冬季換氣指標為0.5次,與歐洲各國的要求大致相同。在現有建筑中,開啟窗戶和門窗縫隙的滲透是實現建筑冬季換氣的常用方式,但這樣無疑會帶來大量的熱量損失,并且產生室內吹冷風的不舒適感。在“被動房”中,這一換氣指標則完全需要通過機械通風的方式來完成,在每套住宅中,室內污濁的空氣從廚房和衛生間的排風口排入風管中,新鮮空氣則從起居室和臥室的送風口中進入房間。

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                把建筑排風中的熱量回收,用以預熱室外的新鮮空氣并送入室內是實現“被動房標準”的關鍵技術之一,在歐洲目前使用的熱交換器的熱回收效率非常高,可以達到75%~90%的熱回收率,所以傳統建筑在冬季通風換氣損失的熱量在“被動房”建筑中很大程度上被避免了。新風排風熱交換器的體積很小,通常裝在建筑吊頂或者閣樓內就可以。由于“被動房”建筑對采暖所需的熱量需求已經很少,所以甚至可以通過新風系統來調節房間的溫度,把太陽光熱通加相變儲能蓄熱設備,結合新風供給系統,送入房間就足夠保持設計的室內氣溫,這樣,建筑內就可以完全不用安裝傳統意義的采暖系統了。當然,在設計者看來,機械新風的另一個好處是可以保證空氣的質量。在新風的處理過程中,除了可以回收熱量以外,還可以過濾室外空氣的塵土,控制空氣的濕度,使空氣的質量可以比自然通風的空氣質量大大提高。所以,即使是在非采暖季節,在不必考慮熱量損失的情況下,有不少建筑師還是堅持在設計采用機械新風系統。

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                4、低熱負荷的采暖方式

                通過上述3方面的措施,“被動房”的冬季采暖需求已經被降低的程度,只需要很少的熱量即可以達到室內的設計溫度,有研究者在“被動房標準”中提出,“被動房”建筑的采暖熱負荷應該低于10W/㎡。這時候,作為被動式建筑的設計理念已經實現了,在這個基礎上,為建筑提供采暖的熱源就完全可以擺脫對傳統采暖設備的依賴,設計者可以充分發揮想象力利用各種“免費”能源來為建筑提供熱量,比如用太陽光熱結合相變儲能蓄熱設備為冬季供暖。

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                德國舒適的供暖系統源自德國人的“摳門”,從法律條例、供暖設備到房屋結構設計,再到普通老百姓的生活習慣,節能、環保的觀念貫穿始終。當前,德國正在進行能源轉型,德國政府希望減少二氧化碳的排放,削減煤炭的使用。中國是能源消耗大國,如何保障老百姓的生活,同時提高能源效率,要“大方”還是要“摳門”,或許是我們每個人都值得思考的問題。

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                被動式住宅的基本特征:

                1、緊湊的結構和良好絕熱性能:房屋外殼的所有部分都是保溫隔熱的,達到一個不超過0.15 W的傳熱系數。

                2、方向定位和陰暗度的考慮:太陽能的被動使用在被動屋的設計上是一個重要因素。

                3、節能玻璃窗和框架:窗戶(組合的玻璃裝置和框架)應該達到一個不超過0.80 W的傳熱系數。被動式節能住宅的窗戶必須是0.8 W或者更好。建議使用優質的三層玻璃窗戶。

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                4、圍護結構氣密性:透過不封縫的漏氣量,每小時必須小于房屋體積的0.6倍。

                5、新鮮空氣的被動預熱:通過地下管道時土壤換熱,新鮮空氣被帶入房間。即使在寒冷的冬天,新鮮空氣也將被預熱到5攝氏度以上。高效的廢熱回收,使用了一個空對空的熱交換器:大多數廢氣中的易感熱量被轉移到引入的新鮮空氣中(熱回收率超過80%)。

                6、使用可再生能源進行熱水供應:相變儲能蓄熱設備與太陽能板為熱水提供能量。節能家用電器,低耗能冰箱、爐灶、冷柜、燈具、洗凈器、烘干機等等,這些在被動式住宅中是必不可少的。

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                地球上的能量從根本上來說都來自于太陽,能源的利用形式主要包括電和熱兩種,也因之產生了儲電和儲熱兩種技術。尤其需要關注的事實是,熱能占終端能源的消費需求高于50%,也就是說,儲熱的價值和發展空間遠大于儲電。國際可再生能源署發布的儲熱專項報告《創新展望:熱能存儲》指出,當前全球約有234GWh的儲熱系統正在發揮著重要的靈活性調節作用。

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                隨著可再生能源設備的逐漸安裝,裝機發電量猛增,但真正使用過程中發現可再生能源不穩定,是一種間隙性能源,不能穩定的加入電網,致使很多地方出現了棄風棄光的浪費能源現象??稍偕茉幢仨毰浜蟽δ懿趴梢杂行Ю?,而儲能主要分為儲電和儲熱兩種。儲電需要很多有色金屬,造價昂貴。而儲熱的材料很多,可以任意選擇,天帥智能科技研發的相變儲熱材料儲熱密度高,可以直接轉換到供暖終端,提高熱轉換效率,因為能源在消費使用終端75%還是通過熱能來實現的?,F在人們普能只重視電池等儲電技術的使用,卻忽視了儲熱才是低成本、高效率的儲能方式。

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                在儲電熱度極高的情況下,仍然有公司在堅持前行。天帥智能科技股份有限公司投入科研力量多年研發,推出了天帥智能相變儲能供暖系統,在節能環保的同時,為居民提供低成本清潔供暖,為國家電網削峰填谷,為可再生新能源解決無法即時消納而造成的棄風棄光等浪費可再生能源的難題。

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                天帥智能科技股份有限公司相變儲熱技術研發方向已經覆蓋水儲熱、相變儲熱、固體儲熱、熔鹽儲熱等多種儲熱技術路徑,依托其高性能的儲能技術,公司清潔供暖總規模33830MWh,投運規模3102MWh,在建規模29928MWh,投運項目13個,在建項目10 個,儲能清潔供暖項目覆蓋:大型樓宇儲能供熱、城鎮小區儲能供熱、工業園區儲能供熱、清潔燃煤供熱機組儲能供熱、大型可再生能源基地儲能供熱等多種類型。

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                儲熱市場發展空間廣闊規模超萬億元

                儲熱的價值巨大,在清潔供暖領域,儲熱技術已經實現了廣泛應用:

                1、在居民供暖中實際效果與運行成本在眾多供暖技術路線中占據優勢;

                2、在工業用熱領域,在峰谷電價等配套政策較好的地方,儲熱電鍋爐應用于工業蒸汽領域,成本已經可以與燃氣相當;

                3、在高溫發電領域,多個配套長時間低成本熔鹽儲熱技術的光熱發電項目已投入運行;

                4、在火電靈活性改造方面,兩批國家試點項目中有一半以上采用了儲熱相關技術路線;

                5、在源網荷儲一體化和多能互補綜合能源服務項目開發中,儲熱更是不可或缺。

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