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德國民居供暖詳細案例分享
風云天下      2020-04-23 19:27     來源:何繼江     瀏覽量:7591

我于3月初到達波恩之后,與3位實習生組建了清華大學-UNCCD可再生能源促進生態恢復項目組。

由于新冠疫情,馬上轉入居家辦公狀態,我在airbnb上選訂了一個萊茵蘭-普法爾茨州艾費爾火山縣云克拉特鎮的房子。3月19日至4月12日期間我們在此居住并辦公。我也像很多宅家的德國人一樣患上了居家辦公綜合癥,仔細打量家里的每一樣東西,房屋的供暖系統是我能源轉型考察所關切的內容,所以對其進行了比較仔細的梳理。

這幢房子,建于1983年,共三層,我所住二三層部分大約不少于200平米。

供暖系統概述。熱源:冷凝式燃氣鍋爐為主要熱源,室內生物質壁爐為輔助熱源,共有壁爐三個。終端用能:四季熱水和供暖。廚房和三個衛生間通熱水。供暖為地板輻射采暖和暖氣片兩種形式,均為水暖系統。各屋均有獨立的溫控閥。該房屋的供暖系統為多次改造而形成,供暖系統內包含年代不一,智能程度不一的多種設備。

目錄

一、房屋情況概述

二、生物質壁爐

三、冷凝式燃氣壁掛爐

四、溫控、泵、閥等設備

五、供熱技術史、政策和趨勢

六、保溫、地面、電氣化廚房、燈具

七、對中國農村清潔供暖的思考

一、房屋情況概述

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這是幢建于1983年的房子。正面看,是兩層。一層實際是地下室功能,只有正面有陽光。

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大斜坡的房頂,從側面能夠看得是二層和三層。

從外面能夠看出來,這是德國特有的木桁架建筑的房子。所用木頭是橡木。

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客廳是兩層樓的凈空,非常高。

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三層的一半是兩間臥室、衛生間和孩子活動室,另一半是一層大廳的凈空。

這幢兩層的民宅的供熱系統。熱源是兩個:燃氣發熱器、生物質壁爐。其中衛生間安裝了地板采暖系統。各暖氣片上裝了調節閥,這樣利于節能。各房間都有智能溫控器,最大可以到30度。

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一層的鍋爐房。左上角是燃氣發熱器,也即冷凝式燃氣壁掛爐。

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供熱和熱水是一體化的水系統。設備間有個157升的儲熱水箱,這使得溫度調控系統很有靈活性,既節能又舒適。燃氣發熱器排煙溫度49度,熱效率算很好的了。

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生物質壁爐可作為補充熱源,壁爐供熱后,房間溫度提升,溫度控制系統就告知燃氣發熱器降低功率。

儲熱水箱和智能溫控系統是這個多能互補系統的能源路由器。這個系統給居住者提供了很好的舒適性,同時又高效節能。

二、生物質壁爐

選擇了距離波恩80公里的鄉下避疫,意外遇到古典、豪華也實用的壁爐。用蓄熱磚修起高且厚的散熱墻。蓄熱性能感覺很好。爐火點起一小時后墻體才熱起來。最上邊鏤空的瓷磚可通透熱空氣。中間的瓷器磚飾很藝術,比墻體薄,傳熱,圍著散熱墻有大半圈座位,冬季寒冷時節坐在這里取暖。

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引火棉-厚的干樹皮-大木柴的引火順序,很容易就燃起旺旺的火,爐口的風道促進火勢,效果很明顯。

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壁爐的操作位

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長頸燈用于添柴,觀察爐火的火勢。

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兩個門,上面 是添柴的,下面是風口,也是取爐灰的口。

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室內陽臺。下午陽光照到陽臺里,溫暖而明亮

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屋內陽臺的壁爐

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室內陽臺的讀書角

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室外陽臺的壁爐。

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室外陽臺有個很大的柴火間。

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這是在陽臺上的古老的爐具,外面加了層保護層,一則是美觀,再則是減少燙傷的風險。

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德國行記150:壁爐的藝術,陶瓷藝術,鑄鐵藝術。民居,萊茵蘭-普法爾茨州,德國西南部。。

三、冷凝式燃氣壁掛爐

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20千瓦的冷凝式燃氣壁掛爐。通過冷凝技術,將燃燒后煙氣中的余熱回收利用,提高能效,節能減排,這臺壁掛爐的排煙溫度49度。

水溫60度。室外溫度5度。

另一個時間段,水溫57度。

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儀表上顯示信息很多。該設備2017年2月投運,2018年2月經銷公司來做過檢測。排煙溫度49度。排氣損耗1.6%,一氧化碳濃度48ppm。氣壓298毫巴。

燃燒器啟動32857次,燃燒器運行時間 16896小時,啟停非常頻繁,每次運行時間僅半小時。水壓2.1巴。

過去24小時,燃氣供熱154.8千瓦時,電加熱0.975千瓦時、燃氣熱水12.7千瓦時,電熱水0.05瓦時,過去30天平均燃氣加熱100.5千瓦時。這表明這種壁掛爐有電輔助加熱和電輔助熱水的功能。

昨天和今天的室外氣溫曲線,最高10度,最低零下0.5度。

熱水設定溫度50度,實測溫度49.7度。(這好像是室內水龍判斷的水溫)。

測定室溫20度,測得水流動溫度36.2度。熱水溫度60度。我理解是進水溫度60度,回水溫度36.2度,對否?

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繼續琢磨住家的的冷凝式燃氣壁掛爐。通過冷凝技術,將燃燒后煙氣中的余熱回收利用,提高能效,節能減排。

最大功率20千瓦,排煙溫度49度。

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今天下午去超市,意外地發現對面一家店就是我這幢房子的供暖燃燒器的專賣店??上б驗橐咔?,不開門,里面有產品展示。門外的宣傳語中明顯可以看出可再生能源供暖的推介,太陽能,熱泵等。

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2365歐的家用冷凝式燃氣壁掛爐,合2萬元人民幣,貴不貴?

四、溫控、泵、閥等設備

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泵:Wilo

德國行記168:這幢房子的供暖系統的配套水泵系統是威樂Wilo的。它是用于建筑服務,水管理和工業領域的泵和泵系統的全球領先優質供應商之一。

威樂公司于1872年在多特蒙德成立,當時的業務是銅和黃銅器皿。其創新歷程是:從蒸汽加熱器和熱水加熱系統到智能解決方案,從黃銅工廠“ LouisOpl?nder”到泵業數字先驅Wilo。

從1928年世界上第一臺循環泵到當今的高科技泵,威樂“一直為泵的開發設定基準”。這是個家族企業,現在已經傳到第五代。

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閥門:OVERTROP

德國行記169:現在住的這幢房子的供暖系統使用了oventrop的配件。oventrop是以閥門為核心產品的公司,它與wilo共同為供暖系統提供水力平衡。

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這個冷凝式燃氣壁掛爐三年中啟動32857次,運行時間16896小時,啟停頻繁,水溫我見過高到60度,也見過低只有40度。室外氣溫動態變化,室內溫控器可能會被住客隨時調節溫度,還有木柴壁爐可能供熱。熱源和熱負荷都在動態變化,水力平衡面臨很大挑戰。oventrop為此開發了很多軟件。

采暖溫控:EMPUR

德國行記170:我現在這住家的陽臺用了EMPUR公司的地板采暖溫控系統。

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到公司網站查了點資料

我又搜索了帶有“ GeeignetfürFu?bodenheizung(適用于地板采暖)”密封的地板的市場價格,供大家了解。

就我的體驗,地板采暖是舒適度又高節能性又好的供暖方式,優于暖氣片,更顯著優于空調,國內消費者對此也比較認可。

當然,不同場景和需求情況下,墻暖等形式也有補充意義。地面覆蓋物用瓷磚、復合木地板、地毯等,根據場景而異。衛生間用瓷磚最好,臥室用地毯更舒適,客廳用木地板被很多消費者視為更顯檔次。

但地暖帶來了一個很大的挑戰,就是要求整個系統必須很高的可靠性,從產品到安裝和運行的全過程,否則,一個漏點,一個接頭問題就可能導致不得不拆開整個地板重裝。這對中國的制造業是一次挑戰,也是一次機遇。從單產品的制造到高可靠系統的集成,這是必經的一步。而且裝配工人從散兵游勇的農民工轉型升級為高知識高技能的產業工人,也是中國工業化必須要突破的。

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調節閥:Heimerier

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六、供熱技術史、政策和趨勢

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對容克斯產生了興趣,上網查下資料,了解了德國家用供暖的技術史。容克斯公司前身是生產鑄鐵爐具的,始于1732年。鑄鐵爐具是18世紀德國工業化初期的代表性家用鐵器之一,消耗大量的鐵。中國的家庭基本上沒有經歷這個大型鑄鐵爐具的時代。四十年前,我在新疆天山腳下取暖的爐具也沒有這么大,而且那還是取暖和炊事合一的爐具。

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19世紀末,煤氣逐步進入家庭,容克斯開發了壁掛式燃氣爐,使家庭供熱系統進入了一個新時代。從煤柴到煤氣的變化,使得供熱帶來了更高的舒適性和安全性,也更便利。

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燃氣爐技術不斷進步,發展到冷凝式,能效大幅提高。各種熱泵產品也進行了開發。

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最新的進展是氫燃料電池熱電聯供,以及開發零能耗房屋。博世在wetzlar新建的示范房屋,已經實現房屋自身產能超過了所消耗的能量。供熱技術躍升到了sustainable階段,使用可再生能源,應對氣候危機,追求環境影響的最小化。以人為本,天人合一

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博世公司說2020年開始已經實現碳中和。

六、保溫、地面、電氣化廚房、燈具

德國行記155:德國農村有很多這種木框架結構的老房子?,F在進行了保溫改造,比較明顯的窗戶和門。玻璃的使用大大增加了,采光好很多。門窗密封性大大提高,又改用雙層玻璃保溫。有些是換了新的,有些是舊門改造的。窗戶外的窗簾在這里幾乎是標配。我住的這戶是卷簾,有電動的,有手動的,很方便。透點風,但感覺還是會有一定的保溫效果。有些人家使用窗戶外木門,這種的保溫效果更好。這種窗戶外木門在中國北方似乎沒怎么見過。這是成本很低的保溫改造,有必要要中國北方清潔供暖行動中推廣。陽光窗既采光,也采熱。我在青海和西藏見過不少創新的陽光窗。

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民居的地面與供暖


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地磚為主,下面有水熱系統,穿祙子行走不感覺冷。

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書桌下的大地毯

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國際象棋桌椅下的地毯。幾個門口都有小地毯擦鞋底的。

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臥室是全屋完整的嵌入式毛毯。臥室是全屋完整的嵌入式毛毯。

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衛生間的地磚溫度高,腳很舒服。洗水臺下毛巾地墊。

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樓梯是木板的。

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廚房是另一種瓷磚。

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餐桌下面鋪了草席。

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陽臺鋪木板。

瓷磚、地毯、木板、草席、毛巾地墊~~,比單一房間溫度更重要的是房間里不同地點不同活動內容下的舒適感,以人為本深入到每個細節,以及生活品味,這是生活的科學,也是生活的藝術。房主是位工程師,向他學習生活。

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八、對中國農村清潔供暖的思考

清潔供暖的目標是什么,最低目標是不凍死人,而較高的目標則包括舒適性、經濟性、可持續性等。舒適性不僅包括溫度,也包括可能更細致生活體驗的細節。供暖與炊事相分離是現代化住宅的一個重要特性,全年熱水也是舒適性的重要要求。炊事與供暖分離后的廚房的現代化可以有這樣幾個特征,如電氣化、科學烹飪(天平與烤箱等)、可持續(垃圾管理)、便利、藝術等五大要素。

保溫改造和采光也是現代化建筑的基本特征。夜晚時間,則需要科學的照明。

在這樣的目標下,來探討農村清潔供暖的,才不至于只有三五年的短期思考,而能夠從更長期性的目標來看待供暖系統的演化,中國農村清潔供暖的發展趨勢、技術方向和政策體系。

從熱源的思考

煤是化石能源,產生大量污染物和溫室氣體,應該努力摒棄。在德國,戶用供暖,使用煤和燃油的已經很少很少了。

天然氣是化石能源當中最清潔的。從2015年起歐盟只允許銷售冷凝式燃氣壁掛爐。在中國,冷凝式的市場占有率還非常低。中國前一段時間力推煤改氣,但燃氣供暖是個比較貴的選項。使用傳統壁掛爐,大量高溫煙氣排放到大氣中,既浪費能源,也浪費錢,而且污染物排放水平高。冷凝式燃氣爐,能效提高很多,這才是煤改氣的正確方向。

生物質是可再生能源,農村又有生物質資源。

從供熱的角度大約是三個1、生物質壁爐,直接室內供暖。爐具關于壁爐可參見我的另一篇考察報告。能源轉型萬里行:歐洲生物質壁爐考察2、生物質鍋爐接水暖系統。參見能源轉型萬里行:戶用生物質供熱系統--丹麥瑞典案例考察;3、生物質熱電聯產向熱網供熱。另外,還有生物質供熱,量很少。

1和2有個結合方式,就是生物質壁爐可作為補充熱源,壁爐供熱后,房間溫度提升,溫度控制系統就告知發熱器降低功率,無論發熱器是燃氣或空氣源熱泵或其它。

但生物質壁爐供熱到目前還未有效解決污染物排放問題,歐洲對生物質壁爐的排放標準并沒有什么嚴格的限制,就實際情況而言,它是達不到中國國內的排放標準的。生物質鍋爐的排放問題不相比較好,但相對于國內的排放標準,這個問題來需要進一步的技術和產品創新。

太陽能供熱和電供熱是未來真正的清潔供暖。供熱系統有了一定的儲熱水箱,就很容易實現太陽能集熱板加入供熱,再用空氣源熱泵或地源熱泵替代燃氣壁掛爐,供暖系統的零碳排放零污染物排放就基本實現了。電儲熱供熱也是一個有意義的補充供熱方式。

從終端用熱方式的思考

總體而言,地熱是舒適性最高的供暖方式。但地暖帶來了一個很大的挑戰,就是要求整個系統必須很高的可靠性,從產品到安裝和運行的全過程,否則,一個漏點,一個接頭問題就可能導致不得不拆開整個地板重裝。

暖氣片調節閥在歐洲幾乎是標配,但國內普及率很低,直接原因是中國的供暖是按平米計費,不是按熱量計費,所以消費者不需要搞節能,調節閥無用武之地。

儲熱水箱和智能溫控系統是供熱多能互補系統的能源路由器。技術路線并不復雜,但產業化體系要提供可靠便宜的產品,并不容易。

中國清潔供暖的挑戰

一、思路上過多關重熱源,是改氣還是改電,還是改生物質,對供熱系統太不重視。

二、很多農村房屋保溫太差,而這是住建部門的事,有部門分割的問題。

三、供熱系統即是整體能效問題,也是舒適性的問題,我國對此在技術上、產業基礎上、成本上都有很大挑戰。

四、對于清潔供暖清潔到什么程度,是否堅持100%可再生能源的方向 ,是否考慮零碳的方向,還是主要是減少PM2.5減少霧霾為目標,缺乏方向性的共識,缺乏政策引導。

從產業發展的一些思考:

智慧供熱是千家萬戶的需求,是中國房地產業的升級,涉及全國的房產,這對中國的制造業是一次挑戰,也是一次機遇。城市級的能源互聯網需要能源系統與通訊系統的深度融合,供熱、供電和交通都要突破。從技術而言,電力系統和電動汽車,中國的技術水平在國際上已經居于前列了。然而中國的熱力系統比較差,尤其是工程技術方面差距很大,還有很多體制因素。智慧供熱(包括供冷)的技術和產業升級,讓每個普遍老百姓擁有最舒適的生活和辦公空間可以作為中國現代化和工業化進入世界先進水平的關鍵標志之一。

供熱產品從單產品的制造到高可靠系統的集成,這是必經的一步。供暖系統所需要的施工、裝配、運行工人從散兵游勇的農民工轉型升級為高知識高技能的產業工人,也是中國工業化必須要突破的。清潔供暖系統產品貴,這里也有更大的產業發展機遇。

現在頻繁說到大云物移智,說到智慧城市,我覺得,智慧供熱、智慧建筑是智慧城市最基本也最重要的細胞,只有這個細胞實現了大云物移智,智慧城市的宏大敘事才有意義。

由于先進供暖比較貴,金融支持就顯得很重要。比如,在瑞典,廚房和供暖系統的改造,包括光伏安裝,可以申請貸款,30年還本付息,年息1.5.

中國最擅長通過大規模制造大幅降低產品價格,中國的房地產也是全球建設最快的。

讓一戶都擁有一套現代化的清潔供暖設備,這意義不亞于新基建。


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