整体解决方案才是节能唯一的途径——分析两个德国家庭供暖系统的能耗

随着我国经济的发展和人民生活水平的提高，在没有集中供热的南方地区，现在越来越多的家庭开始安装独立供暖系统。但是安装运行以后，很

随着我国经济的发展和人民生活水平的提高，在没有集中供热的南方地区，现在越来越多的家庭开始安装独立供暖系统。但是安装运行以后，很多业主埋怨燃气费用或电费很高，不少业主就采取有人在家里时则开启供暖、无人在家里时则关闭供暖的错误做法。由于一些公司安装独立供暖的耗气量大，导致冬季在一些地区天然气的气压明显减小，影响燃气壁挂炉的正常燃烧，甚至影响到燃气灶的烹饪，因而这些地区的燃气公司对燃气壁挂炉的安装或壁挂炉的用气进行了限制；一些公司安装电暖的耗电量大，导致线路负荷较大，使得用户不敢全部开启。

正因为独立供暖系统运行费用的高昂，使很多想安装的家庭持观望态度。一些打算安装独立供暖的家庭，在咨询时经常提到的问题就是耗气量多大、能耗多高。这是一个比较难以回答的问题。因为各个家庭的情况与各地的气候千差万别，我国目前也没有这种详细的测量统计数据。

这里，我们对德国的两个家庭独立供暖系统进行分析：

1. Hanuska先生家庭（重新装修后的建筑）

1.1家庭概况与当地气候

总建筑面积302㎡，有效使用并供热的面积220㎡；家庭成员4口人。

该地区冬天大部分最低温度在0、-5℃，有时候也可能出现-10~-20℃。

1.2家庭供热概况

供暖热源：燃油冷凝水锅炉，12~18kW，2级燃烧器。

屋面有25㎡太阳能集热器，设有2400L蓄热水箱，辅助用于生活热水（沐浴等）和地暖。

生活热水温度：55℃。

地暖供回水温度：供水32~35℃，最高37℃；回水23℃。

房间供暖时无一关闭，整个供暖系统根据室外温度自动控制，当室外温度<15℃时，供暖自动运行。每年11月1日、3月31日为正常供暖期。

每个房间可以根据需要各自调节，房间设置温度如下：

客厅20℃，卫生间22℃，厨房18℃，卧室16℃，书房20℃。夜间供暖温度下调15％。

1.3家庭能耗概况

该家庭供暖与生活热水平均每年消耗燃油共约2100L，即9·1 L/(m·a)，相当于消耗天然气9·07m³/(m· a)。

在冬天冷的月份，全家共耗燃油约200~230L/月，相当于消耗天然气199·3~229，3m/月，按照我国天然气价格3元/m³，支出费用相当于598一688元/月。若按其一半供暖面积计算，110㎡冬季最冷月连续供暖耗气费用不超过350元。

若考虑到燃气锅炉的热效率比燃油锅炉高些，实际费用还要低些。因为这款燃油冷凝水锅炉的效率约为104％，而燃气冷凝水炉效率在107％~108％。

1·4建筑绝热与供暖绝热概况

三年前， Hanuska先生进行建筑绝热和地暖系统的建造。

外墙外保温采用140mm耐火绝热层。

在节能维修装修前，请了专门的评估公司对住宅进行了精确的分析，以便达到省钱的目的（包括考察室内外的情况，每个围护结构的耗热量计算等）。例如原来的窗户是1979年安装的双层玻璃窗，木框保持仍然完好，根据分析只要更换玻璃，不用更换整个窗户，节省8000欧元。

住宅原楼板10cm厚，地暖绝热层采用40mm厚的聚氨酯板

地暖加热管：采用 PE-RT管 DNIG（外径20mm)，敷设间距300~350 mm,总共订购了580m管子（地暖加热管管材消耗量相当于2·64m/ ㎡，我国目前地暖加热管管材消耗量普遍为5~7m/㎡）。

地暖加热管上方浇注水泥砂浆层厚度不少于40mm，以保证砂浆层的强度与蓄热能力；上方敷设瓷砖（这就类似于瓷砖壁炉，具有较好的导热与蓄热作用）。

1.5能耗费用与绝热费用的回收

德国政府对节能还有一些政策，根据资金投人的量与节能效果，住户可以得到政府补贴或者贴息贷款，在完成以后由专家评估验收。补贴的金额相差较大，最多可达建造费用的20％。补贴的项目例如有：采用新燃烧技术的节能锅炉（例如冷凝水锅炉），安装太阳能热水器（辅助用于生活热水和供暖），采用节能的循环泵（达到 A级能耗的新型变频泵），对建筑物进行外墙的外保温或内保温。

德国家庭若想全部回收建筑绝热费用，一般需要20年。

Hanuska家庭绝热装修的费用采用分期贴息贷款，大约7.5年后还清贷款，同样约7.5年后可以收回外墙绝热装修的费用。

2. Hank先生家庭（旧建筑）

2.1家庭概况与当地气候

Hank先生家庭的住宅是国家经济适用房，于1983年建成，为联排别墅型。家庭成2 员3人（周末孩子们回来，可达5~7人）。现在供暖面积为130㎡

墙体厚300mm，20mm厚水泥砂浆外粉刷，15mm厚石灰内粉刷，外墙无绝热层。墙体传热系数约为0.78W/(㎡· K)。

底层下面是无供暖的地下室，冬天比供暖房间冷10℃；底层地面有50mm绝热层。

阁楼层自己在屋面加装150mm厚的玻璃棉绝热层。窗户的传热系数为2.91w/（㎡· K)。该住宅位于慕尼黑地区，冬天大部分最低温度在0~-5℃，有时也可能出现-10~-20℃。

2·2家庭供热概况与能耗情况

(l)供暖热源采用燃气壁挂炉，功率为15kW供暖系统采用板式散热器。

生活热水温度45℃。

供暖供水温度随室外温度而变化，最大70℃，当室外温度为4℃时，供水温度45℃。客厅20℃，厨房、工作室与卧室18℃，卫生间22℃。

夜间、度假或较长时间外出时，供暖温度下调15％。

整个供暖系统根据室外温度自动控制，当室外温度<15℃时，供暖自动运行。

（2）供暖与生活热水耗气量为105kWh/(㎡· a),相当于10·63m/(㎡·a)'即整个住宅供热年耗气量1381m³，按我国天然气价格计算，支出费用约为4433元/ a（若按正常供暖期5个月计算，将其他月份的零星供暖耗气量也分摊上，平均耗气费用约829元/月）。

德国人之所以如此重视节能，是因为德国人经历了1973年发生的世界能源危机，

夜间，原油价格涨了5倍，大部分汽车停开，供暖系统也不敢常开。德国的许多旧式住宅供暖能耗相当于燃油20L/(m²· a）以上，德国将近1/3的基础能源产品被住宅供暖消耗掉，由于能源价格不断升高，使政府和住户头痛不已。德国人意识到节能的重要性，开始建立和不断完善其节能法。

从以上案例可以看出：供暖的能耗除了和供暖面积的大小、使用人数和室外温度有关外，还和下列因素有关：

（1）与建筑绝热有关：建筑绝热做好了，不仅对我国南方地区冬天三个月的供暖起着节能的作用，而且在夏天对三个月的空调系统制冷运行也起着节能的作用。

（2）与热源的选择有关：采用冷凝水锅炉可以提高热效率，减少氮氧化物的排放。

（3）与调节技术的运用有关：例如夜间降低15‰的温度等，减少不必要的能耗。

因此节能必须从整体性考虑，才是唯一的正确途径。

化石能源使用过程中会新增大量温室气体 C02，同时可能产生一些有污染的烟气，产生雾霾，威胁环境、人的健康与全球生态。节能将减少烟气排放、减少雾的产生！

多耗能就意味着您愿意每天向窗户外撒钞票！多耗能就意味着您愿意忍受雾霾！多耗能就意味着您愿意给您的孩子及孩子的孩子少留下一些能源！

我国现在独立供暖系统的能耗非常高，是德国的3~5倍，而且能耗高的主要原因是建筑围护结构绝热未做，或做得不好。例如，德国的旧窗户传热系数约为2·6~3W/（㎡· K),新窗户的传热系数约为1.1~1.5W/(㎡· K)。我国金属框单层玻璃的窗户传热系数为6.4W/(㎡· K),双层玻璃的窗户传热系数为3·6~3·9W/(㎡· K)；而且我国窗户漏风量很大，造成的热损失更大。许多建筑未做外墙外保温，即使做了的也只有30mm厚，施工质量也不敢恭维。

由于设计人员、施工人员和客户的观念还无法立即接受德国的模式，但笔者建议至少可以按照先易后难的步骤，逐渐做到以下几点：

(1)从图2可以看出，窗户和设置散热器的墙体温度最高，也就是热损失最大。以下两项措施可以节能约20％以上。

尽可能采用节能的木框或塑钢框双层玻璃窗户来更换能耗高的窗户（能耗高的窗户不仅传热系数大，冷风渗透量更大！）。尽量不要选择金属框窗户！

散热器靠墙一侧做绝热，绝热宽度比窗户尽可能宽些。

（2）尽可能不要在外墙开墙槽，若需开墙槽，在管道外面要做绝抹

（3）地暖绝热板采用品牌企业合格的产品（不合格产品主要表现在厚度与密度不符合要求，甚至添加废旧塑料，使绝热性能变差）。

（4）夜间与较长时间外出时，将供暖温度下调15％；调节定时供暖（注意：不是关闭供暖，而是降低温度），仅此两项即可节能15％~20％。

（5）可能的话，做外墙外保温或外墙内保温（包括顶棚绝热），试验证明30mm厚绝热层可节能至少20％、30％；若绝热层更厚些，则节能更多。

（6）尽可能采用冷凝水锅炉作为热源，使得热效率可以提高6％~7％。

一个行业的企业之间若在节能上相互竞争，将形成一种良性竞争，使独立供暖的运行费用大大降低、更多的客户愿意接受和安装供暖系统，这个行业的寿命才会更长！