德國是如何實施家庭供暖的?_空氣能熱泵供暖系統(tǒng)圖
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(dāng)年的10月1日到第二年的4月31日。即使在夏季，如果出現(xiàn)了極端天氣，驟然變冷的話，室內(nèi)也能隨時根據(jù)需要供暖。
德國每年1月的平均氣溫圖，大部分地區(qū)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(shù)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(gòu)從舒適和節(jié)能的角度出發(fā)，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。
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(huán)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(jù)統(tǒng)計，德國約有一半的最終能源消費用來生產(chǎn)熱能，其中家庭供暖占熱能消費的46%，如何提高熱能生產(chǎn)效率，增加建筑保溫，一直備受關(guān)注。2002年生效的《能源節(jié)約法》就旨在規(guī)范鍋爐等供暖設(shè)備的節(jié)能技術(shù)指標(biāo)和建筑材料的保暖性能等。
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(qū)，集中供暖占供熱系統(tǒng)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(guān)掉暖氣，甚至出現(xiàn)了因為家里溫度太高開著窗戶散熱的現(xiàn)象。這在德國是無法想象的在，在德國，如果下班后忘記關(guān)暖氣，第二天辦公區(qū)的管理人員就會找上門來提醒并警告。
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(zhí)行此條例的房產(chǎn)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(diào)節(jié)閥，可以根據(jù)需要調(diào)節(jié)溫度。供暖公司根據(jù)數(shù)據(jù)收費，多用多交，少用少交。因此在德國，人們都習(xí)慣在出門前或入睡前調(diào)低暖氣用量，如果家里長時間沒人就直接關(guān)掉暖氣閥門，這樣既能省錢也能避免浪費。
德國暖氣片的溫度調(diào)節(jié)閥
再來看德國集中供暖的熱力生產(chǎn)。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(lián)產(chǎn)。過去，煤炭曾經(jīng)是主要燃料，但由于環(huán)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(chǎn)企業(yè)往往非常注重生產(chǎn)效率。首先是控制鍋爐大小，現(xiàn)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(chǎn)生的有害氣體。此外還要改良控制系統(tǒng)，通過合理設(shè)計煙道、回收預(yù)熱等措施，可以提高能源利用效率。
另外一種就是家庭獨立供暖。近年來，隨著科技的發(fā)展，雖然德國集中供暖系統(tǒng)依舊發(fā)達，但個人供暖的比例在逐年上升。德國家庭大多數(shù)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(shè)有一個天然氣鍋爐，負(fù)責(zé)全樓的暖氣和熱水供應(yīng)。在德國政府的推動下，太陽能、風(fēng)能等可再生能源近年來在獨立供暖上應(yīng)用得越來越普遍。
開源還要節(jié)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(chǎn)品。二戰(zhàn)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(jīng)占50%以上，很多地區(qū)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(jīng)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(xiàn)的綠色建筑為民眾提供了新選擇。比如，德國被動房技術(shù)：被動房的外墻和門窗隔熱功能優(yōu)良，通過新風(fēng)系統(tǒng)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(shè)備，也可以保持較舒適的室溫。
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(fēng)系統(tǒng)、氣密性、無熱橋
被動房設(shè)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(shù)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(shè)計和建造中最為重要的技術(shù)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(fā)揮了這一原則。在考慮現(xiàn)有建筑材料的性能和價格的基礎(chǔ)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(biāo)準(zhǔn)”，所采用的厚度都非常大。
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(shù)為0.14；屋面采用了445mm的巖棉保溫，其傳熱系統(tǒng)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(shù)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(xiàn)有的建筑中，大多數(shù)采用雙層中空玻璃和斷橋鋁合金的窗框，其傳熱系數(shù)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(shù)可達0.8以下。在圍護結(jié)構(gòu)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(xiàn)有建筑的設(shè)計中，“冷橋”也已經(jīng)成為一個被關(guān)注的問題，但是遠沒有在“被動房”設(shè)計中那樣盡可能的被避免。在“被動房”里，盡量避免“冷橋”存在。
2、提高建筑的氣密性能：
基于“被動房”的理念，建筑應(yīng)該是一個盡量不受室外環(huán)境干擾的獨立系統(tǒng)。因此，建筑圍護結(jié)構(gòu)應(yīng)該具有可以隔絕室內(nèi)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(tǒng)來實現(xiàn)。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(nèi)環(huán)境的濕度和保護建筑結(jié)構(gòu)。
在“被動房”建筑設(shè)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(guān)閉時也要滿足很高的氣密性要求。在“被動房標(biāo)準(zhǔn)”中有一條不做嚴(yán)格要求但是推薦采用的指標(biāo)，就是在建筑的氣密性測試中，要求在室內(nèi)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?cè)莘e的60%，在歐洲各國的現(xiàn)有建筑中，這一指標(biāo)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(biāo)僅為30%，有效地減少了冬季熱量的損失。
3、機械送新風(fēng)并進行熱回收
當(dāng)建筑的氣密性能大大提高以后，適宜的通風(fēng)換氣方式對于“被動房”就尤為重要了。要保持室內(nèi)空氣的清潔與健康，必須要滿足一定的新風(fēng)量，在歐洲各國中，新風(fēng)量的指標(biāo)從室內(nèi)空氣每小時換氣0.4~0.9次，我國北京居住建筑節(jié)能設(shè)計標(biāo)準(zhǔn)中規(guī)定的冬季換氣指標(biāo)為0.5次，與歐洲各國的要求大致相同。在現(xiàn)有建筑中，開啟窗戶和門窗縫隙的滲透是實現(xiàn)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(chǎn)生室內(nèi)吹冷風(fēng)的不舒適感。在“被動房”中，這一換氣指標(biāo)則完全需要通過機械通風(fēng)的方式來完成，在每套住宅中，室內(nèi)污濁的空氣從廚房和衛(wèi)生間的排風(fēng)口排入風(fēng)管中，新鮮空氣則從起居室和臥室的送風(fēng)口中進入房間。
把建筑排風(fēng)中的熱量回收，用以預(yù)熱室外的新鮮空氣并送入室內(nèi)是實現(xiàn)“被動房標(biāo)準(zhǔn)”的關(guān)鍵技術(shù)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(tǒng)建筑在冬季通風(fēng)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(fēng)排風(fēng)熱交換器的體積很小，通常裝在建筑吊頂或者閣樓內(nèi)就可以。由于“被動房”建筑對采暖所需的熱量需求已經(jīng)很少，所以甚至可以通過新風(fēng)系統(tǒng)來調(diào)節(jié)房間的溫度，把太陽光熱通加相變儲能蓄熱設(shè)備，結(jié)合新風(fēng)供給系統(tǒng)，送入房間就足夠保持設(shè)計的室內(nèi)氣溫，這樣，建筑內(nèi)就可以完全不用安裝傳統(tǒng)意義的采暖系統(tǒng)了。當(dāng)然，在設(shè)計者看來，機械新風(fēng)的另一個好處是可以保證空氣的質(zhì)量。在新風(fēng)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(zhì)量可以比自然通風(fēng)的空氣質(zhì)量大大提高。所以，即使是在非采暖季節(jié)，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(shè)計采用機械新風(fēng)系統(tǒng)。
4、低熱負(fù)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(jīng)被降低的程度，只需要很少的熱量即可以達到室內(nèi)的設(shè)計溫度，有研究者在“被動房標(biāo)準(zhǔn)”中提出，“被動房”建筑的采暖熱負(fù)荷應(yīng)該低于10W/㎡。這時候，作為被動式建筑的設(shè)計理念已經(jīng)實現(xiàn)了，在這個基礎(chǔ)上，為建筑提供采暖的熱源就完全可以擺脫對傳統(tǒng)采暖設(shè)備的依賴，設(shè)計者可以充分發(fā)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(jié)合相變儲能蓄熱設(shè)備為冬季供暖。
德國舒適的供暖系統(tǒng)源自德國人的“摳門”，從法律條例、供暖設(shè)備到房屋結(jié)構(gòu)設(shè)計，再到普通老百姓的生活習(xí)慣，節(jié)能、環(huán)保的觀念貫穿始終。當(dāng)前，德國正在進行能源轉(zhuǎn)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。
被動式住宅的基本特征：
1、緊湊的結(jié)構(gòu)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(shù)。
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(shè)計上是一個重要因素。
3、節(jié)能玻璃窗和框架：窗戶（組合的玻璃裝置和框架）應(yīng)該達到一個不超過0.80 W的傳熱系數(shù)。被動式節(jié)能住宅的窗戶必須是0.8 W或者更好。建議使用優(yōu)質(zhì)的三層玻璃窗戶。
4、圍護結(jié)構(gòu)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(yù)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(yù)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(shù)廢氣中的易感熱量被轉(zhuǎn)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(yīng)：相變儲能蓄熱設(shè)備與太陽能板為熱水提供能量。節(jié)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。
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(chǎn)生了儲電和儲熱兩種技術(shù)。尤其需要關(guān)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(fā)展空間遠大于儲電。國際可再生能源署發(fā)布的儲熱專項報告《創(chuàng)新展望：熱能存儲》指出，當(dāng)前全球約有234GWh的儲熱系統(tǒng)正在發(fā)揮著重要的靈活性調(diào)節(jié)作用。
隨著可再生能源設(shè)備的逐漸安裝，裝機發(fā)電量猛增，但真正使用過程中發(fā)現(xiàn)可再生能源不穩(wěn)定，是一種間隙性能源，不能穩(wěn)定的加入電網(wǎng)，致使很多地方出現(xiàn)了棄風(fēng)棄光的浪費能源現(xiàn)象。可再生能源必須配合儲能才可以有效利用，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(fā)的相變儲熱材料儲熱密度高，可以直接轉(zhuǎn)換到供暖終端，提高熱轉(zhuǎn)換效率，因為能源在消費使用終端75%還是通過熱能來實現(xiàn)的。現(xiàn)在人們普能只重視電池等儲電技術(shù)的使用，卻忽視了儲熱才是低成本、高效率的儲能方式。
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(fā)，推出了天帥智能相變儲能供暖系統(tǒng)，在節(jié)能環(huán)保的同時，為居民提供低成本清潔供暖，為國家電網(wǎng)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(fēng)棄光等浪費可再生能源的難題。
天帥智能科技股份有限公司相變儲熱技術(shù)研發(fā)方向已經(jīng)覆蓋水儲熱、相變儲熱、固體儲熱、熔鹽儲熱等多種儲熱技術(shù)路徑，依托其高性能的儲能技術(shù)，公司清潔供暖總規(guī)模33830MWh，投運規(guī)模3102MWh，在建規(guī)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(zhèn)小區(qū)儲能供熱、工業(yè)園區(qū)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。
儲熱市場發(fā)展空間廣闊規(guī)模超萬億元
儲熱的價值巨大，在清潔供暖領(lǐng)域，儲熱技術(shù)已經(jīng)實現(xiàn)了廣泛應(yīng)用：
1、在居民供暖中實際效果與運行成本在眾多供暖技術(shù)路線中占據(jù)優(yōu)勢；
2、在工業(yè)用熱領(lǐng)域，在峰谷電價等配套政策較好的地方，儲熱電鍋爐應(yīng)用于工業(yè)蒸汽領(lǐng)域，成本已經(jīng)可以與燃氣相當(dāng)；
3、在高溫發(fā)電領(lǐng)域，多個配套長時間低成本熔鹽儲熱技術(shù)的光熱發(fā)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(guān)技術(shù)路線；
5、在源網(wǎng)荷儲一體化和多能互補綜合能源服務(wù)項目開發(fā)中，儲熱更是不可或缺。
德國每年1月的平均氣溫圖，大部分地區(qū)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(shù)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(gòu)從舒適和節(jié)能的角度出發(fā)，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。
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(huán)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(jù)統(tǒng)計，德國約有一半的最終能源消費用來生產(chǎn)熱能，其中家庭供暖占熱能消費的46%，如何提高熱能生產(chǎn)效率，增加建筑保溫，一直備受關(guān)注。2002年生效的《能源節(jié)約法》就旨在規(guī)范鍋爐等供暖設(shè)備的節(jié)能技術(shù)指標(biāo)和建筑材料的保暖性能等。
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(qū)，集中供暖占供熱系統(tǒng)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(guān)掉暖氣，甚至出現(xiàn)了因為家里溫度太高開著窗戶散熱的現(xiàn)象。這在德國是無法想象的在，在德國，如果下班后忘記關(guān)暖氣，第二天辦公區(qū)的管理人員就會找上門來提醒并警告。
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(zhí)行此條例的房產(chǎn)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(diào)節(jié)閥，可以根據(jù)需要調(diào)節(jié)溫度。供暖公司根據(jù)數(shù)據(jù)收費，多用多交，少用少交。因此在德國，人們都習(xí)慣在出門前或入睡前調(diào)低暖氣用量，如果家里長時間沒人就直接關(guān)掉暖氣閥門，這樣既能省錢也能避免浪費。
德國暖氣片的溫度調(diào)節(jié)閥
再來看德國集中供暖的熱力生產(chǎn)。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(lián)產(chǎn)。過去，煤炭曾經(jīng)是主要燃料，但由于環(huán)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(chǎn)企業(yè)往往非常注重生產(chǎn)效率。首先是控制鍋爐大小，現(xiàn)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(chǎn)生的有害氣體。此外還要改良控制系統(tǒng)，通過合理設(shè)計煙道、回收預(yù)熱等措施，可以提高能源利用效率。
另外一種就是家庭獨立供暖。近年來，隨著科技的發(fā)展，雖然德國集中供暖系統(tǒng)依舊發(fā)達，但個人供暖的比例在逐年上升。德國家庭大多數(shù)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(shè)有一個天然氣鍋爐，負(fù)責(zé)全樓的暖氣和熱水供應(yīng)。在德國政府的推動下，太陽能、風(fēng)能等可再生能源近年來在獨立供暖上應(yīng)用得越來越普遍。
開源還要節(jié)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(chǎn)品。二戰(zhàn)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(jīng)占50%以上，很多地區(qū)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(jīng)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(xiàn)的綠色建筑為民眾提供了新選擇。比如，德國被動房技術(shù)：被動房的外墻和門窗隔熱功能優(yōu)良，通過新風(fēng)系統(tǒng)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(shè)備，也可以保持較舒適的室溫。
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(fēng)系統(tǒng)、氣密性、無熱橋
被動房設(shè)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(shù)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(shè)計和建造中最為重要的技術(shù)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(fā)揮了這一原則。在考慮現(xiàn)有建筑材料的性能和價格的基礎(chǔ)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(biāo)準(zhǔn)”，所采用的厚度都非常大。
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(shù)為0.14；屋面采用了445mm的巖棉保溫，其傳熱系統(tǒng)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(shù)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(xiàn)有的建筑中，大多數(shù)采用雙層中空玻璃和斷橋鋁合金的窗框，其傳熱系數(shù)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(shù)可達0.8以下。在圍護結(jié)構(gòu)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(xiàn)有建筑的設(shè)計中，“冷橋”也已經(jīng)成為一個被關(guān)注的問題，但是遠沒有在“被動房”設(shè)計中那樣盡可能的被避免。在“被動房”里，盡量避免“冷橋”存在。
2、提高建筑的氣密性能：
基于“被動房”的理念，建筑應(yīng)該是一個盡量不受室外環(huán)境干擾的獨立系統(tǒng)。因此，建筑圍護結(jié)構(gòu)應(yīng)該具有可以隔絕室內(nèi)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(tǒng)來實現(xiàn)。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(nèi)環(huán)境的濕度和保護建筑結(jié)構(gòu)。
在“被動房”建筑設(shè)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(guān)閉時也要滿足很高的氣密性要求。在“被動房標(biāo)準(zhǔn)”中有一條不做嚴(yán)格要求但是推薦采用的指標(biāo)，就是在建筑的氣密性測試中，要求在室內(nèi)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?cè)莘e的60%，在歐洲各國的現(xiàn)有建筑中，這一指標(biāo)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(biāo)僅為30%，有效地減少了冬季熱量的損失。
3、機械送新風(fēng)并進行熱回收
當(dāng)建筑的氣密性能大大提高以后，適宜的通風(fēng)換氣方式對于“被動房”就尤為重要了。要保持室內(nèi)空氣的清潔與健康，必須要滿足一定的新風(fēng)量，在歐洲各國中，新風(fēng)量的指標(biāo)從室內(nèi)空氣每小時換氣0.4~0.9次，我國北京居住建筑節(jié)能設(shè)計標(biāo)準(zhǔn)中規(guī)定的冬季換氣指標(biāo)為0.5次，與歐洲各國的要求大致相同。在現(xiàn)有建筑中，開啟窗戶和門窗縫隙的滲透是實現(xiàn)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(chǎn)生室內(nèi)吹冷風(fēng)的不舒適感。在“被動房”中，這一換氣指標(biāo)則完全需要通過機械通風(fēng)的方式來完成，在每套住宅中，室內(nèi)污濁的空氣從廚房和衛(wèi)生間的排風(fēng)口排入風(fēng)管中，新鮮空氣則從起居室和臥室的送風(fēng)口中進入房間。
把建筑排風(fēng)中的熱量回收，用以預(yù)熱室外的新鮮空氣并送入室內(nèi)是實現(xiàn)“被動房標(biāo)準(zhǔn)”的關(guān)鍵技術(shù)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(tǒng)建筑在冬季通風(fēng)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(fēng)排風(fēng)熱交換器的體積很小，通常裝在建筑吊頂或者閣樓內(nèi)就可以。由于“被動房”建筑對采暖所需的熱量需求已經(jīng)很少，所以甚至可以通過新風(fēng)系統(tǒng)來調(diào)節(jié)房間的溫度，把太陽光熱通加相變儲能蓄熱設(shè)備，結(jié)合新風(fēng)供給系統(tǒng)，送入房間就足夠保持設(shè)計的室內(nèi)氣溫，這樣，建筑內(nèi)就可以完全不用安裝傳統(tǒng)意義的采暖系統(tǒng)了。當(dāng)然，在設(shè)計者看來，機械新風(fēng)的另一個好處是可以保證空氣的質(zhì)量。在新風(fēng)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(zhì)量可以比自然通風(fēng)的空氣質(zhì)量大大提高。所以，即使是在非采暖季節(jié)，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(shè)計采用機械新風(fēng)系統(tǒng)。
4、低熱負(fù)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(jīng)被降低的程度，只需要很少的熱量即可以達到室內(nèi)的設(shè)計溫度，有研究者在“被動房標(biāo)準(zhǔn)”中提出，“被動房”建筑的采暖熱負(fù)荷應(yīng)該低于10W/㎡。這時候，作為被動式建筑的設(shè)計理念已經(jīng)實現(xiàn)了，在這個基礎(chǔ)上，為建筑提供采暖的熱源就完全可以擺脫對傳統(tǒng)采暖設(shè)備的依賴，設(shè)計者可以充分發(fā)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(jié)合相變儲能蓄熱設(shè)備為冬季供暖。
德國舒適的供暖系統(tǒng)源自德國人的“摳門”，從法律條例、供暖設(shè)備到房屋結(jié)構(gòu)設(shè)計，再到普通老百姓的生活習(xí)慣，節(jié)能、環(huán)保的觀念貫穿始終。當(dāng)前，德國正在進行能源轉(zhuǎn)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。
被動式住宅的基本特征：
1、緊湊的結(jié)構(gòu)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(shù)。
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(shè)計上是一個重要因素。
3、節(jié)能玻璃窗和框架：窗戶（組合的玻璃裝置和框架）應(yīng)該達到一個不超過0.80 W的傳熱系數(shù)。被動式節(jié)能住宅的窗戶必須是0.8 W或者更好。建議使用優(yōu)質(zhì)的三層玻璃窗戶。
4、圍護結(jié)構(gòu)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(yù)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(yù)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(shù)廢氣中的易感熱量被轉(zhuǎn)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(yīng)：相變儲能蓄熱設(shè)備與太陽能板為熱水提供能量。節(jié)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。
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(chǎn)生了儲電和儲熱兩種技術(shù)。尤其需要關(guān)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(fā)展空間遠大于儲電。國際可再生能源署發(fā)布的儲熱專項報告《創(chuàng)新展望：熱能存儲》指出，當(dāng)前全球約有234GWh的儲熱系統(tǒng)正在發(fā)揮著重要的靈活性調(diào)節(jié)作用。
隨著可再生能源設(shè)備的逐漸安裝，裝機發(fā)電量猛增，但真正使用過程中發(fā)現(xiàn)可再生能源不穩(wěn)定，是一種間隙性能源，不能穩(wěn)定的加入電網(wǎng)，致使很多地方出現(xiàn)了棄風(fēng)棄光的浪費能源現(xiàn)象。可再生能源必須配合儲能才可以有效利用，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(fā)的相變儲熱材料儲熱密度高，可以直接轉(zhuǎn)換到供暖終端，提高熱轉(zhuǎn)換效率，因為能源在消費使用終端75%還是通過熱能來實現(xiàn)的。現(xiàn)在人們普能只重視電池等儲電技術(shù)的使用，卻忽視了儲熱才是低成本、高效率的儲能方式。
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(fā)，推出了天帥智能相變儲能供暖系統(tǒng)，在節(jié)能環(huán)保的同時，為居民提供低成本清潔供暖，為國家電網(wǎng)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(fēng)棄光等浪費可再生能源的難題。
天帥智能科技股份有限公司相變儲熱技術(shù)研發(fā)方向已經(jīng)覆蓋水儲熱、相變儲熱、固體儲熱、熔鹽儲熱等多種儲熱技術(shù)路徑，依托其高性能的儲能技術(shù)，公司清潔供暖總規(guī)模33830MWh，投運規(guī)模3102MWh，在建規(guī)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(zhèn)小區(qū)儲能供熱、工業(yè)園區(qū)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。
儲熱市場發(fā)展空間廣闊規(guī)模超萬億元
儲熱的價值巨大，在清潔供暖領(lǐng)域，儲熱技術(shù)已經(jīng)實現(xiàn)了廣泛應(yīng)用：
1、在居民供暖中實際效果與運行成本在眾多供暖技術(shù)路線中占據(jù)優(yōu)勢；
2、在工業(yè)用熱領(lǐng)域，在峰谷電價等配套政策較好的地方，儲熱電鍋爐應(yīng)用于工業(yè)蒸汽領(lǐng)域，成本已經(jīng)可以與燃氣相當(dāng)；
3、在高溫發(fā)電領(lǐng)域，多個配套長時間低成本熔鹽儲熱技術(shù)的光熱發(fā)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(guān)技術(shù)路線；
5、在源網(wǎng)荷儲一體化和多能互補綜合能源服務(wù)項目開發(fā)中，儲熱更是不可或缺。
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