延吉生态家园电暖楼与楼房户式太阳能采暖——根据吉林天宇建节能

延吉生态家园电暖楼与楼房户式太阳能采暖——根据吉林天宇建节能 延吉生态家园电暖楼与楼房户式太阳能采暖 ——根据吉林天宇建节能地暖楼户式电采暖运行9年而作 南宝铉 内容提要 本文分析吉林天宇公司所建电供热采暖成功运行8年的原因，指出节能楼房，户式采暖，地暖散热三要素组合为基础的采暖方式，是建筑采暖节能经济的有效途径，表明这三者合一为基础，以常规能源为辅的太阳能采暖，节能、经济、可行。 关键词:节能楼房，户式采暖，地暖散热、电能、太阳能 投资大，回报慢，是利用太阳能采暖的瓶颈。如何以较少的热量，以较低的费用，满足人们采暖的需要，是太阳能采暖技术要解决的中心课题。 吉林天宇公司所建延吉生态家园内三栋节能地暖楼户式电供热采暖(简称电暖楼)成功运行8年的案例，给我们提供了太阳能采暖可资借鉴的途径。 一、电暖楼的启示 电暖楼位处延吉市公园北侧300m处烟集河畔生态家园101、102、103号，6层带阁楼，户型为76?、90?、136?，三栋 154户。除三户采用燃气(油)炉采暖外，其余均以户为单位，采用铺地电缆供热采暖，室温在18~27?。2004年投入使用，历时8年。 三栋楼均按国家50%节能建筑标准建成。外墙外保温，苯板厚度50mm，窗为二玻塑钢窗，楼道墙壁实施保温。楼道墙面保温在延吉仅此一家。 二、 延吉市“天宇生态家园”101.102.103号电暖楼，(摄于2012) (一)电暖楼成功运行的标志 电暖楼的耗热量、耗煤量、采暖费用等三项指数，是体现电暖楼成功运行的标志。 1、 三项指数测算依据 三项指数测算的基础，是电暖楼居民采暖用电费用限值，指居民愿意承担采暖用电费用支出的上限。在延吉市区，这个限值，就是当地集中供热收缴费用。 a、采暖用电费用:全天采暖26元(限值?下同)/?(使用面积 下同)，班后采暖15.6元/?。 全天采暖，是指家里有人整天采暖;班后采暖，是指上班族下班后居家时间采暖。按延吉市供电公司提供的资料，全天采暖与班后采暖供热量之比为10:6。 全天采暖费用26元/?，是电暖楼运行头三年(2004~2007年)的延吉地方集中供热收缴费用。这是电暖楼居民所能承担的采暖费上限，也是能否坚持电采暖的心里底线。在延吉市，除此三栋楼，其余楼房全是集中供热，室内无处不热，无时不热。如果花费更多的钱，却过得不如人家，电暖楼居民是不会同意的。吉林天宇公司根据头年入住的居民意见，准备改锅炉供热，选好址，上报批准。后因入住户多，围护结构湿度降低，供热电量下降，因而费用下降，居民能够承受而没有改。实际上电暖楼居民用电采暖费用要低于集中供热费用，即使全天采暖，比照集中供 热收费要少花一些钱。花相同的钱，却过得不如人家，居民也是不会同意的。本文把当时地方集中供热收缴费用(采暖期180天)26元/?这个限值做为全天采暖用电费用，表明以此为基础测算的指数，具有可操作性。班后采暖费15.6元/?，是按10:6比例测算的。 b、采暖用电价:谷电0.329元/KWH，峰电0.562元/KWH，计算平均值0.4255元/KWH。 电暖楼用电采暖缴费，头4年按居民生活用电价0.525元/KWH计算，后根据上级精神，改用峰谷电价计算。如按居民生活用电价0.525元/KWH测算，居民用电量要少于按峰谷价计算。本文采用峰谷电价测算电暖楼几项指数。 c、建筑面积为100?的户，使用面积为78?。 d、延吉地方集中供热从2007年入冬开始采暖费按采暖期(180天)28元/?收取。 2、电暖楼耗热量:10.7~6.42w(全天采暖~班后采暖 下同)/?(建筑面积 下同)。 耗热量是指单位建筑面积在单位时间消耗的为维持室温由室内采暖设备供给的热量，单位w/?。电暖楼的耗热量，是用电供热总量采暖期(180天)单位平均值。 计算方法: 26~15.6元/?(采暖期180天采暖电费)×78% (求单位建筑面积费用)?0.4255元/KWH(求电量)×0.97(电缆热效率，求电转热量)?180天(求日供热量)?24小时(求单位时间供热量)×1000W(KW?W)=10.70~6.42W/?。 3、电暖楼耗煤量:14.55~8.73kg/?(建筑面积 下同)。 集中供热耗煤量是指锅炉损耗，管网损耗和建筑物能耗的总和。电暖楼仅有建筑物耗能一项。 计算方法: 26~15.6元/?×78%?0.4255元/KWH×0.80% (煤电总量比，求煤电量)×0.404kg/KW(煤电比，求耗煤总量)?180天×170天(国标50%节能建筑设计采暖天数，求同比量)=14.5486~8.7295kg/?。 4、设计节能50%建筑集中供热与电采暖各项测算指数对比 指数类型 耗热量 耗煤量 耗电量 节能率 采暖费 节余额 w/? Kg/? KWH/? % 元/户 元/户 非节能 35.1 35.2 集 中 供 节能 热 21.5 17.6 50 28 50% 全天 电 10.7 14.6 47.7 58 26 156 供 热采暖 班后 6.4 8.7 28.6 75 15.6 967 采暖 注:耗电量按建筑面积180天采暖期计算。 (二)电暖楼以较少的热量，以较低的费用，满足用户采暖需要的成因。 电暖楼成功运行8年，直接原因是居民采暖费用少，就是电暖费用低于或较大幅度低于延吉市集中供热采暖费用。虽然室温可能不如集中供热住宅那么高，但因省钱，心里有个平衡感和满足感。费用低，是因为耗能少，而不是电暖楼的电能量大。那么，电暖楼节能降耗的内在原因是什么呢, 1、设计节能50%的建筑围护结构，是电暖成功运行的基础。 电采暖各种案例表明，在集中供热采暖可能的地区，电作为主要采暖热源，离不开建筑保温。凡不是节能建筑，无论何种电采暖方式，均以费用高昂而中途夭折。电暖楼是设计节能50%建筑，按国家设计标准，除锅炉、管网节能，建筑物自身降耗要达35%，意味着建筑物在维持正常室温的前提下通过保温把耗热量从非节能建筑的35.1W/?降到21.5W/?，能耗下降35%。 天宇公司按国家设计的同时，追加楼道墙面保温，强化了节能降耗效应。 2、户式采暖是关键 户式电采暖，热源在室内，没有燃煤集中供热锅炉32%和管网10%的国标设计热损。 户式电采暖，产生行为节能效应，住户具有控制能耗的动机和条件，节能降耗成为住户自觉的日常行为，按需供热落到实处，不存在集中供热因各种原因浪费能源的现象。 清华大学教授，中国工程院院士江亿指出:锅炉集中供热，供热末端不具备有效准确的热量调控、计量手段，仍采用按面积收取热费，“集中供热中有30~40%的热量浪费。”户式采暖，比照集中供热，可节约30~40%的热量。 3、地暖是必要条件 地暖，使室温分布均匀。根据吉林省地方标准《居住建筑节能设计标准》，地暖设计室温可降低2~3度。有资料表明，室温降1度，可节约7%的能源。 4、电缆效应 天宇公司在室内用电缆铺地发热，而电缆热效高，转化率在 97%以上，有利于节能降耗。 (三)小结 采暖是一种热的平衡，是保持室温为条件的耗热与供热的平衡。天宇公司建电暖楼一改以往只注重供热的传统定式，从影响室温的耗热供热两方面入手，双管齐下，运用建筑保温，户式采暖，地暖散热等卓有成效的节能技术，组合成控制耗热与高效供热兼容的一个系统，用高品位的电能，以较小的热量和较低的费用，满足了用户的需求，成功运行8年。 二、太阳能采暖节能性与经济性分析 节能地暖楼户式太阳能采暖(简称太阳能采暖)，以节能楼房为依托，以户为单位，在多层建筑利用摆放在屋顶的一体式太阳能热水器，通过热水循环管，联接室内的地暖管网，衔接电热水器或其他铺助供热设备，自动控制，构成太阳能采暖系统 ，满足用户采暖需要。在高层建筑，靠近顶部的6层采用太阳能热水器的屋顶摆放式，6层以下采用延长阳台的平置或壁挂式。本文各项指数适合多层建筑，在高层建筑要做一些相应的调整。 太阳能采暖，以节能楼房，户式采暖，地暖散热三者组合为基础，以常规能源为铺，引入太阳能供热采暖，其节能降耗的基础与电暖楼相同，它的节能功效不会因引入太阳能而消失，而当 下实施太阳能采暖，建筑节能设计由原来节能50%提高到节能65%，建筑物本身的保温强化，耗能大幅降低，加上太阳能的绿色特性，太阳能采暖将产生更好的节能，经济效应。 (一)现行设计节能65%建筑采用户式太阳能采暖耗热量:8.56~5.136W/? 1、65%节能建筑耗热量降幅为20%。 65%节能建筑国标设计耗热量为 17.2W/?， 比 50%节能建筑国标设计耗热量21.5W/?少4.3W/?，降幅为20%。本文采用降幅测算耗热量。 2 计算方法 [10.7~6.42W/?(设计节能50%建筑户式电采暖耗热量)] 一10.7~6.42W/?×20%(设计节能65%建筑耗热量降幅) 二 8.56~5.136W/?(设计节能65%建筑户式采暖耗热量) (二)、太阳能供热量:5.02W/?(建筑面积 下同) 1、太阳能集热器面积和建筑面积之比为1:10，每10?建筑面积配置1?太阳能集热器。 2、延吉地区采暖期水平面上太阳能辐照量:2283.6122MJ/?。 采暖期指65%节能建筑国标设计采暖期166天。 计算方法: 5000MJ/?(吉林省全年太阳辐照量低值)?2200小时(延 吉地区1971~2001年平均年日照时间)×1029小时(10月底~跨年4月170天日照时间)?170天(求日均值)×166天(求国标设计采暖期值)=2283.6122MJ/?(采暖期延吉地区水平面上太阳辐照量)。 3、太阳能热水器有效供热量:5.01546W/? 计算方法: 2283.6122MJ/?(采暖期延吉地区水平面上太阳辐照量代集热器倾角采光表面上的太阳辐照量，后者大于前者)×45%(国标玻璃真空管集热效率低值)×[1-30 (管路和贮水箱热损高值)]?3.6MJ/KW(MJ?KW)×1000W(KW?W)?10?(1?集热器相对应的建筑面积，求单位建筑面积W)?166天(求日值)?24小时(求单位时间供热量)=5.01546W/平米(国标166天采暖期单位建筑面积单位时间太阳能供热量) (三)太阳能采暖电辅供热量:3.54454~0.12054W/?(建筑面积 下同);电暖费8.8~0.3元/?(使用面积);耗煤量4.8~0.2kg/?(建筑面积 下同) 1、太阳能采暖辅助能源包括电能、燃气、燃油等，本文选择电能测算。 2、太阳能采暖电辅供热采用即热式电热水器。质量好的即热式电热水器，热效率在95~98%，使用寿命10~20年，可连续工作8000小时热效不降。价格可按1000元/台控制。电辅供热 接入太阳能供热系统，自控运行。 3、计算方法: a、电辅供热量: 8.56~5.136W/?(65%节能建筑户式太阳能采暖建筑耗热量)-5.01546W/?(太阳能供热量)=3.54454~0.12054W/?(电辅供热量) b、电暖费: 电暖费按峰谷电费计算平均值0.4255元/KWH测算。 3.54454~0.12054W/?(电辅供热量)?95%(供热量?耗电量)×24小时(求一天耗电量)×180天(求延吉地方采暖期180天耗电量)?1000w(w?KWH)×0.4255元/KWH(求电暖费)?78%(建筑面积?使用面积)=8.79274~0.29901元/?(电暖费) C、耗煤量: 3.54454~0.12054W/?(电辅供热量)×24小时(求-天量)×166天(求国标设计采暖期166天量)?1000W(W?KW)?95%(热量?电量)×80%(总电量?煤电量)×0.404kg/KWH(煤电量?耗煤量)=4.80426~0.16338?/?(耗煤量) (四)太阳能采暖设备配置费12000元/户，回收期限8-6年/户 1. 户的测算建筑面积100?，使用面积78? 2. 配置设备: a:每户配置集热器面积为10?的一体式太阳能热水器一台使用年限为15年。玻璃真空管Φ58mm×2000mm(长)×54(支)=10?(真空管集热器面积) b:每户配置即热式电热水器一台，使用年限10-20年。 3. 费用测算: a:太阳能供热设备配置费用:玻璃真空管200元/支×54支=10800元/户(含每平米2~3元的少许户内外通道管配置费用) b:电供热设备配置费用:1000元/户 c:维修费用200元/户 d:非采暖期使用大量热量不计费用。 4. 投资回收测算 a: 免缴地方集中供热费用:28元/?×78?=2184元/户 b:采暖用电费用支出:8.79274~0.29901元/?×78?=685.83372~23.32278元/户 c:年节省费用:2184元/户-685.83372~23.32278元/户=1498.16628~2160.67722元/户 d:回收期限:12000元/户?1498.1662~2160.67722元/户=8.00979~5.55381平/户 (五)太阳能采暖节能率:86.4~99.5%(全天采暖~班后采暖) 在设计节能65%建筑实施太阳能采暖，测算节能率达到 86.4~99.5%。 计算方法: [35.2?/?(非节能建筑耗煤量)-4.80426~0.16338?/?(太 阳能采暖耗煤量，求节约量)]?35.2?/?=86.352~99.536%。 太 阳 能 采 暖 各 项 测 算 指 数 (设计节能65%建筑) 指数类型 耗热太阳电供耗煤节能采暖采暖太阳投资 量 能 热 量 率 费 费 能 回收 W/? 供热 W/? Kg/? % 元/节余 配置 期 W/? ? 元/元/户 年/ 户 户 非节能 35.10 35.2 集建筑 中 供节能65% 17.20 12.32 65 28 热 建筑 全天 8.56 5.02 3.54 4.80 86 8.79 1498 12000 8年 太 采暖 阳 能 采班后 5.14 5.02 0.12 0.16 99 0.30 2160 12000 6年 暖 采暖 (六)太阳能采暖户外费用 1. 实施太阳能采暖，电辅供热，居民用电量增加，住宅楼供电设施要增容，建筑费用增加40元/?(建筑面积)左右。 2.居民自行采暖，可免交地方集中供热入网费50元/?(建筑面积) 3.户外费用一增一减，大体相当，略有节余。节余款可冲减走热水管的屋面通向各户的Φ100mm的管道配置费。 (七)国家支持绿色建筑政策 1. 从十二.五 开始 绿色建筑按星级划分，国家补贴40-80元/? 2. 从十二.五 开始 居民购买绿色建筑.国家银行给予购房贷款利息优惠。 3. 延边州珲春市近几年使用可再生能源建筑，经报批，获15-36元/?国家补贴。 (八)太阳能采暖相关案例 1. 国内各地在探索太阳能采暖，公开报道的有，北京郊区农村小二楼家庭太阳能采暖，山东诸城某建设集团办公楼太阳能采暖，新疆某地住宅楼太阳能采暖等。这些已运行多年，但没有普及。它们的共同点都是采用分体式太阳能热水器，它比一体式太阳能热水器造价高，热损大。楼房太阳能采暖又多是集中供热， 投资大，费用高，收益少。 2、户式太阳能采暖的楼中个案，自2005年投入运行以来，历时7年，至今仍在正常运行，设备完好无损，室温保持在21~23?，费用不多，投资已回收。 笔者在2004~2005年间，在朝阳川、延吉等地，做过多家户式太阳能采暖，其中包括二层办公楼。有的运行一年，有的运行多年，后因建筑不节能、耗电多、或因初期制作，辅助供热设备不完善而停了下来。现有几家在坚持使用。 延吉市建工街延边州粮食质检站院内一家户式太阳能采暖，2005年安装使用，至今仍在正常运行( 见下图，居中楼三层左侧一家)。 。 (九)太阳能采暖起步的几点设想 1、以运行8年的电暖楼为蓝本，以高效电热水器供热为底线，建一栋以设计节能65%建筑为依托的户式地暖太阳能采暖楼。 2、一楼两制，在集中供热楼拿出两个单元，实施太阳能采暖。 (十)结论 节能地暖楼户式太阳能采暖，以节能楼房 户式采暖、地暖散热三要素组合为基础，引入可再生太阳能，以电能或其他常规能源为辅，构成多元高效节能技术有机合一的采暖系统，将发挥更高的节能经济效应，以更少的热量，更低的费用，满足用户采暖需要。 三、太阳能采暖知识产权: 1、2007~2008年笔者在国内“热水器世界”“太阳能产业咨讯网”等几家杂志和网站发表以“楼房户式DQ太阳能采暖技术”“DQ技术——一种低价位、规模化利用太阳能采暖的”为题的论文，享有著作权。 2、2008年12月，笔者在韩国太阳能学会论文集上发表以“多元技术互补太阳能采暖技术”为题的论文，享有著作权。 3、本技术属国内独创，在韩国没有先例。 参考文献 1、中国太阳能产业资讯网<技术交流>南宝铉“楼房户式DQ 太阳能采暖技术” 2、中国建材工业出版社2005年10月版“墙体材料手册” 3、中国建筑标准设计研究院编制2007“全国民用建筑工程设计技术措施节能专篇给水排水与电气部分” 4、吉林省地方标准《居住建筑节能设计标准》(节能50%) 5、吉林省地方标准《居住建筑节能设计标准》(节能65%) 6、方修睦“黑龙江省居住建筑节能65%设计标准介绍” 7、延边州1971~2001年气象资料汇编 8、延吉市供电公司“电锅炉供热费用计算” 9、2006年4月3日经济参考报，2006年9月13日“市场报” 10、网上调阅:“电缆热效率”、“汉诺威即热式电热水器”、“上海夏桑太阳能设备有限公司”、“电采暖，有发展” 11、咨询部门:延边州供电公司，延吉市供电公司，延吉市供热办 2013年1月20日