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国外城市节能取暖已成新趋向
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彭德倩

图为斯德哥尔摩城市一隅

据多国气象部门预测,今年,北半球国家大概率将迎来一个比以往更加寒冷的冬天。

近年来,在日本、德国等国家,不同城市根据其地理气候、社会生活习惯等特点,正发展着属于自己的“取暖策略”。

如何平衡好人群舒适度、能源配置、可持续发展等多方面要素?取舍之间,有些道道。冬渐深,“城市如何更好地采暖”成为社会和学界共同关注的思考题。

各地答卷不尽相同

窗外飘雪,屋内地上,一家人围坐矮桌,桌边被子笼一方暖意……这一“被炉”场景是日本冬日家庭生活的写照。

日本被炉,又被称为暖桌,旧式的被炉是一个正方形的小矮桌,桌子木架上铺一条能笼罩整张桌子且及地的被子,以防热量流失,然后再放上桌面板,桌子正下方有个数十厘米深的炕,炕的最下方有火炉箱,火炉箱里放着火炭或煤球,火炉箱上铺上木地板。

随着科技的进步,被炉技术不断改造,小矮桌变成了长方形,桌腿被加高;火炉箱也变成了电发热器,还有的新式被炉提升了可移动性。

韩国习惯使用暖炕,类似于中国的地暖,只不过韩国暖炕是全铺式,覆盖全屋。与其他使用“地暖”的地区相较,这里的地板温度设定较高,有些会达到35摄氏度。

走出亚洲,来到欧洲。匈牙利或许是世界上唯一将纸币用作燃料的国家。该国央行为依规回收销毁的旧纸钞找到了新去处:被压制成“钱砖”。当严寒降临,该国央行将一块块“钱砖”送给通过抽签选中的福利团体,作为取暖材料。“钱砖”易燃易生热,只需加一点木材,房间里就非常温暖。

一路向北,瑞典作为北极周围国家之一,冬季漫长而寒冷。在首都斯德哥尔摩,供暖多了一种途径——新绿色能源供暖,即通过数据中心所产生的热量为这座城市的住户提供暖气。

“被动房”新技术的应用迷思

20世纪以来,在环境与能源可持续发展理念的推动下,以“被动房”为代表的新技术,成为城市“取暖”的一支新兵,从发源地德国,逐步拓展到更多地方。

“被动房”的概念是,通过特定的建筑材料和设计,让建筑本身得以从其内外的热源获得热能,并使屋内向屋外扩散的热能大幅减少,从而实现“被动”获能。

从技术层面而言,“被动房”通过连续完整的外围护结构气密层和各种管道穿墙孔的封堵,强化保温层,尽最大可能避免热桥产生,使屋内热量不易传出,房间不易结露、发霉。

1991年,世界第一栋依照“被动房”标准建造的公寓楼在德国黑森州达姆施塔特市建成。30年来,全球建成的“被动房”超过6万栋。

随着可再生能源技术的快速发展,近年来“被动房”理念有了新的发展——在原有基础上配置光伏发电系统,能量来源更为稳定和充沛。这样的“被动房Plus版”,甚至让曾经不可思议的“电表倒转”成为可能——只需在屋里装一只双向电表,不仅记录电力的输出,还能显示电力的输入,一旦房屋的发电量高于耗电量,“倒转”水到渠成。

“‘被动房’确实带来了理念上、技术应用上的进步,但实际应用推广过程中,不应刻舟求剑。”同济大学绿色建筑及新能源研究中心常务副主任谭洪卫教授认为,如何节能供暖,使用何种技术和标准,规划中尤须灵活掌握,确保与建筑所在城市的气候特点、社群习惯等相适应。

新的小题待解:如何应对“最冷冬天”

在学界,城市采暖“金字塔”有三层:塔尖是对能源路径的选择,在此基础上,被动技术优先,主动技术优化。其中最核心的,是对用能模式的深入思考。不同功能的建筑能耗组成不同,技术选择侧重各异。

举例来说,一般公共建筑的能耗大头在空调上;机场建筑要求良好的空气质量,又须有效屏蔽飞机起降的噪声干扰,所以要解决冷热舒适的问题不能选择自然通风路径。

就家庭个体而言,主动技术的选择上也有讲究。生活中常用的电热毯等电加热器,能效系数约为1,也就是1份电产生1份热;用得最多的分体式空调,能效系数约为2,也就是1份电产出2份热。这些设备的缺点也明显,前者只能作用于较小范围,后者升温不均匀。这是室内采暖空调末端的方式问题,热风对流方式(壁挂空调等)容易形成热气流堆积空间上方,既不舒适也是低效率,而辐射采暖(如地暖)舒适性高。已经逐步成熟的新技术地源热泵,利用浅层地热资源,能效系数最高可达3。

随着人工智能技术的发展,对供暖技术的突破不再囿于“如何发热”,而是向“如何有效传递热”拓展。如在日本等一些国家,空调企业搭上智联网技术快车,开始致力于让产品更聪明——在感应元件帮助下,及时掌握地板温度等环境要素,空调器根据人在房间内的位置、动静等不同状态以及个体爱好、习惯分布,调整模式,定向送暖。

近几年,“城市取暖”这道大题多出了新的小题:如何应对极端气候?谭洪卫教授认为,在“日常模式”不断发展的基础上,对“储能”环节的强化需要加入考量,其背后,是包含电网柔性对应在内的城市能源网络的深刻变革。

可曾想过,当下高速发展的电动车产业,其产品可以看作城市中分散移动的数万辆“电池”?若能满足通过充电桩实现“与建筑双向充电”的技术条件,在智能化信息集成大背景下,可以为应对城市用电峰谷等极端情况,增添一支重要力量,无惧“最冷冬天”。这并非妄想,事实上,双向充电技术已在欧洲的实验室里逐步实现,真正投入应用场景虽尚需时日,但已在望。