新型建筑供暖方式讓城市的天空更藍(lán)

   采暖作為城鄉(xiāng)居民高品質(zhì)生活的一部分，其重要性不言而喻。然而，由于傳統(tǒng)的供暖方式耗能多、污染大，冬季采暖每年已經(jīng)成為我國(guó)節(jié)能減排戰(zhàn)略目標(biāo)順利實(shí)施的障礙之一。那么，是否有一種既能滿足城鄉(xiāng)居民的采暖需求，污染又非常小、耗能比較少的新型供暖方式呢？在4月11日于北京舉行的住房和城鄉(xiāng)建設(shè)部科技項(xiàng)目——“空氣源熱泵+太陽(yáng)能熱利用系統(tǒng)+低溫?zé)崴嘏M合建筑采暖系統(tǒng)的節(jié)能能效研究”——的成果發(fā)布會(huì)上，專(zhuān)家告訴我們：一個(gè)從空氣和陽(yáng)光中獲取熱源、以低溫?zé)崴孛孑椛涔┡到y(tǒng)作為末端的供暖系統(tǒng)，就是這種新型供暖方式之一。

　　據(jù)介紹，上述新型供暖方式，是指以“空氣源熱泵+太陽(yáng)能熱利用系統(tǒng)+低溫?zé)崴孛孑椛涔┡到y(tǒng)”為供暖系統(tǒng)的供暖方式。這種供暖系統(tǒng)中的空氣源熱泵，可從室外空氣中獲取大量大自然的免費(fèi)能源，并通過(guò)電能將其轉(zhuǎn)移到室內(nèi)。其節(jié)能原理是，使用1份電能，可以同時(shí)從室外空氣中獲取2份以上免費(fèi)的空氣能，能產(chǎn)生3份以上的熱能，可不低于零下20℃的工作環(huán)境中正常運(yùn)行。據(jù)悉，在歐洲，空氣源熱泵也和太陽(yáng)能一樣于2008年被歐盟指定為可再生能源設(shè)備。自2000年以后，隨著熱泵技術(shù)的成熟，在歐洲形成了將熱泵技術(shù)應(yīng)用于低溫輻射式地板采暖的熱潮，至今已經(jīng)銷(xiāo)售了幾十萬(wàn)套。

　　從2011年初開(kāi)始，北京市建設(shè)工程物資協(xié)會(huì)建筑采暖分會(huì)組織大專(zhuān)院校、設(shè)計(jì)科研單位、企業(yè)等11家。共同承擔(dān)了住建部“空氣源熱泵、太陽(yáng)能與低溫?zé)崴嘏M合建筑采暖系統(tǒng)的節(jié)能能效研究”科技計(jì)劃項(xiàng)目。該課題完成了空氣源熱泵、太陽(yáng)能與低溫?zé)崴嘏吧顭崴煌M合系統(tǒng)技術(shù)的優(yōu)化設(shè)計(jì)與示范，在多個(gè)工程項(xiàng)目中推廣應(yīng)用。其中在北京市、秦皇島市、青島市、上海市、重慶市和長(zhǎng)沙市等地的房屋建筑（13項(xiàng)工程）中進(jìn)行了重點(diǎn)測(cè)試。空氣源熱泵與低溫?zé)崴嘏慕M合系統(tǒng)冬季采暖平均能效比（COP）均超過(guò)3.0。具有運(yùn)行能效高，運(yùn)行費(fèi)低的特點(diǎn)。它們完全可以滿足華北等寒冷地區(qū),（室外最低氣溫高于﹣17℃,建筑采暖室內(nèi)平均溫度保持18℃）的需求，以及華中、華東等冬冷夏熱地區(qū)冬季采暖的需求。該課題于2012年11月26日通過(guò)了住建部科技項(xiàng)目成果驗(yàn)收。

　　在該組合系統(tǒng)中，低溫空氣源熱泵分別采用了噴氣增焓壓縮機(jī)或高壓腔直流變速壓縮機(jī)，以及“變水溫”控制等新技術(shù)之后，可使空氣源熱泵在低溫環(huán)境下啟動(dòng)性能更佳。當(dāng)前的運(yùn)行環(huán)境氣溫可延展到-20℃，同時(shí)還可根據(jù)環(huán)境氣溫進(jìn)行自動(dòng)調(diào)節(jié)，使建筑的舒適性和節(jié)能性最大化。

　　在這種供暖系統(tǒng)中的低溫?zé)崴孛孑椛涔┡到y(tǒng)（以下簡(jiǎn)稱水地暖系統(tǒng)），它與散熱器必須輸入高溫?zé)崴那闆r不同，輸送給它的熱水的溫度可低于50℃。這種末端系統(tǒng)如果采用預(yù)制溝槽薄型水地暖系統(tǒng)，輸送給它的熱水的溫度只需35℃就可以了。以往,空氣源熱泵用于建筑采暖不成功的原因之一，就是在于采暖散熱器要求熱水的溫度在60℃～80℃。在這種工作狀態(tài)下，空氣源熱泵的能效比太低，不經(jīng)濟(jì)。該課題是將空氣源熱泵鎖定在最佳的狀態(tài)下工作，即提供50℃以下的熱水；與高效地暖裝置組合，從而優(yōu)化組合成新的建筑采暖系統(tǒng)，即低溫空氣源熱泵與高效地暖組合式建筑采暖系統(tǒng)。

　　其間，課題組在北京市跟蹤、測(cè)試了十多個(gè)項(xiàng)目。例如：北京城區(qū)南四環(huán)的鴻博家園小區(qū)測(cè)試項(xiàng)目（該建筑為2011年竣工經(jīng)適房項(xiàng)目，高層板樓，圍護(hù)結(jié)構(gòu)按65%節(jié)能標(biāo)準(zhǔn)設(shè)計(jì)）。2011年～2012年采暖季，室外：最低溫度-9.8℃，最冷日平均溫度-4℃，最冷月平均溫度-2.52℃。室內(nèi)：整個(gè)冬季平均溫度保持在20℃～22℃。地板采暖供水溫度35℃。按采暖季125天，以每戶建筑面積平均82平方米計(jì)算,采暖總耗電量不超過(guò)2000度,約為33 度/平方米。空氣源熱泵能效比（COP）在3.2以上。采暖季電費(fèi)15元/平方米左右。低于同期同戶型壁掛爐散熱器采暖運(yùn)行費(fèi)用。

　　北京郊區(qū)的幾個(gè)測(cè)試項(xiàng)目中：室外溫度最低的一個(gè)別墅項(xiàng)目冬季室外平均溫度-6.2℃，最低溫度-18.8℃，室內(nèi)平均溫度保持在20℃，空氣源熱泵的COP值仍可達(dá)3以上。冬季取暖加生活熱水所用電費(fèi)為19.7元/平方米，低于北京市燃?xì)忮仩t采暖費(fèi)。在北京郊區(qū)農(nóng)村新建和舊房改造項(xiàng)目中，采用空氣源熱泵、太陽(yáng)能復(fù)合熱源作為冬季地面輻射采暖和生活熱水的熱源，取得了很好的效果。如房山區(qū)西白岱村項(xiàng)目測(cè)試數(shù)據(jù)如下：2011年～2012年采暖季，一月份室外平均溫度-4℃，最低溫度-17℃，室內(nèi)平均溫度保持在18℃。系統(tǒng)采暖和生活熱水總耗電量5367 度，制熱能效比（COP）3.16，其中太陽(yáng)能集熱器面積16平方米，冬季太陽(yáng)能制熱供獻(xiàn)率占總制熱量約30%。

　　凡達(dá)到50%節(jié)能設(shè)計(jì)標(biāo)準(zhǔn)的建筑，冬季采暖和生活用熱水使用空氣源熱泵+太陽(yáng)能的費(fèi)用為14～16元/平方米；僅使用空氣源熱泵的為18～20元/平方米。以上電費(fèi)均是以用戶按2012年北京電費(fèi)標(biāo)準(zhǔn)（0.49元/度）實(shí)際發(fā)生費(fèi)用計(jì)算。2013年電價(jià)調(diào)整后如選用峰谷電，費(fèi)用應(yīng)基本相當(dāng)。如選用階梯電價(jià)每平方米費(fèi)用增加4～5元。

　　我國(guó)北方寒冷地區(qū)，冬季太陽(yáng)光照資源較豐富。太陽(yáng)能供熱主要用于生活熱水。因受目前技術(shù)的限制，還不能單獨(dú)依靠太陽(yáng)能單獨(dú)解決采暖問(wèn)題。經(jīng)常采用的是太陽(yáng)能+電鍋爐輔助系統(tǒng)。而這種系統(tǒng)通常還是以耗電為主。采用太陽(yáng)能和空氣源復(fù)合熱源解決冬季采暖和生活熱水供應(yīng)，是一個(gè)節(jié)能減排的好舉措。若在太陽(yáng)能集熱器主動(dòng)式采暖的同時(shí)，從建筑設(shè)計(jì)上增加房屋太陽(yáng)能被動(dòng)式采暖技術(shù)設(shè)施，如：加大向陽(yáng)窗采光面積，安裝日落后使用的保暖窗簾（擋板），使用蓄熱材料等，可使太陽(yáng)能的采暖供獻(xiàn)率超過(guò)40%。

　　目前使用這一技術(shù)的初投資會(huì)較大一些。用于采暖的低溫空氣源熱泵，國(guó)內(nèi)品牌每平米的初始投資約200多元，進(jìn)口品牌約近300元。但運(yùn)行費(fèi)用低，幾年內(nèi)即可收回成本。如考慮該系統(tǒng)可兼顧夏季制冷的特性，相比其它供熱方式其綜合性價(jià)比的優(yōu)勢(shì)更為明顯。

　　課題組通過(guò)對(duì)住宅建筑不同供熱方式的二氧化碳排放量計(jì)算結(jié)果顯示：空氣源熱泵是二氧化碳排放量最低的幾種供熱方式之一。目前我國(guó)相當(dāng)多的中小城市、村鎮(zhèn)，解決采暖和生活熱水仍以燃煤為主，污染嚴(yán)重。此項(xiàng)技術(shù)如向國(guó)內(nèi)有條件的地區(qū)推廣，將會(huì)大大減少二氧化碳排放量，為我國(guó)的“節(jié)能減排”的戰(zhàn)略目標(biāo)做出重要貢獻(xiàn)。

　　以北京郊區(qū)農(nóng)村為例，據(jù)近年京郊新農(nóng)村規(guī)劃調(diào)查中統(tǒng)計(jì)，京郊農(nóng)村一個(gè)采暖季需用煤347萬(wàn)噸,排放900萬(wàn)噸二氧化碳，8675噸二氧化硫，8443噸煤煙粉塵。如果一個(gè)農(nóng)村家庭安裝一套空氣源熱泵（太陽(yáng)能）三聯(lián)供系統(tǒng)，既能解決3～5口之家一年的正常生活取暖和熱水需求。每年可節(jié)約燃煤3噸左右；節(jié)電230 度（或少燃2噸薪柴秸稈，相當(dāng)于3.5畝林地的年生物儲(chǔ)蓄量）；減少二氧化碳排放量5～6噸；減少煙粉塵排放72公斤；減少二氧化硫75公斤。京郊有110萬(wàn)戶需要節(jié)能改造的農(nóng)村住宅，如有三分之一采用這項(xiàng)供熱技術(shù)，即可減排二氧化碳296萬(wàn)噸，二氧化硫2775噸，煙粉塵2664噸。顯然，這將在北京市“藍(lán)天工程”中發(fā)揮重要作用，將讓北京的天更藍(lán)。

　　目前，該項(xiàng)采暖技術(shù)已在北京及周邊地區(qū)的民用建筑項(xiàng)目中得到應(yīng)用。為了更好地規(guī)范和推廣該項(xiàng)建筑節(jié)能采暖技術(shù)，北京市建設(shè)工程物資協(xié)會(huì)與北京建筑設(shè)計(jì)研究院為主編單位，組織生產(chǎn)廠家及建設(shè)單位等，共同編制了“住宅戶式空氣源熱泵和太陽(yáng)能生活熱水系統(tǒng)技術(shù)導(dǎo)則”。該導(dǎo)則的主要內(nèi)容包括空氣源、太陽(yáng)能和地暖（生活熱水）組合系統(tǒng)的設(shè)計(jì)、施工和應(yīng)用。技術(shù)導(dǎo)則將提供該系統(tǒng)的性能參數(shù)、應(yīng)用條件，系統(tǒng)的優(yōu)化組合及選配方案

　　它可為非集中供暖地區(qū)的住戶提供一種“住戶自助式節(jié)能環(huán)保的采暖與熱水供應(yīng)方式”。有助于解決集中采暖地區(qū)采暖費(fèi)收繳困難的窘境。隨著城鎮(zhèn)化進(jìn)程的加快，居民對(duì)經(jīng)濟(jì)和環(huán)保需求的不斷提高，推廣清潔能源的采暖方式勢(shì)在必行。將“低溫空氣源熱泵、太陽(yáng)能與高效地暖組合式建筑采暖系統(tǒng)”，作為建筑采暖新技術(shù)加以推廣，將具有非常大的現(xiàn)實(shí)意義。