多能互補分戶供暖將有廣闊的發展空間

多能互補的概念

多能互補分戶式供暖這個詞被大家說的頻率越來越高，那么到底什么是多能互補分戶式供暖？它的概念又是什么呢？我從宏觀和微觀兩個層面作一下解釋：首先是宏觀層面的概念，我們國家發改委在2016年印發的，《推進多能互補集成優化示范工程建設的實施意見》中提出這個詞。也是從那時起這個詞開始變得很時髦，誰都想拿過來用，然后好像又順理成章地移到了家居系統。就目前現狀而言多能互補充其量是家庭中多個“生活服務”系統的協同工作。比如說我們的新風系統，比如說我們的供暖系統乃至我們的生活熱水系統等，它只是有多個系統在那里并存，但并不等于是多能互補，更不是宏觀層面的多能互補。

這種宏觀層面的多能互補，一是面向終端用戶的電、熱、冷、氣等多種的能源需求，建設一體化集成供能基礎設施，實現多能源協同供應和綜合梯級利用，比如分布式能源系統，這才是一個真正意義上的多能互補的系統。

分布式能源系統，在發出電的同時，它的余熱可以供熱，而整個這樣一個系統供出的可能有電力，也可能有冷、熱水，輸入的既可以是燃氣也可是可再生能源。能源供應側層面，所謂的多能互補是指利用大型能源綜合基地的風能、太陽能、水能、煤炭以及天然氣等資源的綜合優勢，來推進風、光、水、火儲能互補系統建設與運行。比如說我國的西部能源基地，這才是宏觀層面上的多能互補的含義。

國際上對多能互補的定義：多能互補（即 policy to adopt a balanced energy mix），它是一種能源政策，并不是某種技術。按照不同資源條件和用能對象，采取多種能源互相補充，以緩解能源供需矛盾，合理保護自然資源，促進生態環境良性循環。所強調的是能源結構的平衡協調，不僅僅是單一的依賴于電力或天然氣或其它某種特定能源形式，而是依賴各種能源的協調和平衡，所以多能互補在宏觀上體現了面向終端用戶的能源綜合利用與面向能源供給側綜合平衡的兩層含義。

微觀層面多能互補的概念是，面向終端用戶應該需要的可再生能源與清潔能源集成優化的能源系統。它經常體現為太陽能、熱泵跟常規能源系統的補充。以天津市建筑設計院新建辦公樓為例，這是一個典型的微觀層面的多能互補系統。此系統集成了太陽能集熱器、太陽能驅動空氣源熱泵、地源熱泵以及太陽能熱驅動吸收式制冷。該系統從可再生能源利用角度，包括了太陽能、淺層地能以及空氣能；從清潔能源和輸入能源來講，包括了電力與天然氣。

微觀層面的多能互補，首先一定要體現利用可再生能源，否則，就僅僅是一種概念，一個標簽而已。其次，它應該體現為用戶長期能源費用的節約，不然，用戶為什么要采用投資相對高昂的多能互補系統呢？假如只是為了趕時髦，貼一個標簽我是多能互補的，最后電費也沒省，燃氣費也沒省就毫無現實意義了。

分戶式供暖的發展前景

我國的地緣遼闊，南北方溫差很大，在中國這樣的背景下，就分戶供暖這件事，可能是未來的發展趨勢。因為它跟我們之前見到的，特別是北方地區，到處都在搞大規模的城市集中供暖不太一樣。

《中國建筑節能發展白皮書》里面有兩段話： 第一段話，“對于城市，發展支持住戶可以根據不同需求采用獨立靈活的多種設備與系統，根據住戶存在的差異性需求，來論證集中采暖和生出熱水系統的技術性，做到能源合理配置，滿足供暖、衛浴熱水、空調等需求。”從這句話里我們看到，不再簡單強調北方地區必須是集中供暖，而是要根據住戶存在的差異性需求，論證集中供暖的可實行性、技術性和適宜性。

第二段話：“對于農村住宅在被動式技術的前提下，發展與生物質能為主和可再生能源為主及電力、液化氣輔助的清潔能源供暖，生活熱水及飲用水系統”。

如何理解？第一點是農村住宅的保溫普遍不好，所以應通過提高圍護結構保溫性能，降低供暖的能源需求，提高熱舒適性。第二點是農村最有條件發展各種太陽能供暖和太陽能熱水的需求，因為農村有足夠的面積來保持太陽能集熱裝置的安裝，不像城市的高層住宅要安裝太陽能裝置是受限制的。第三點是推廣秸稈薪柴顆粒壓縮與生物質灶具實現生物質燃料的高密度的儲存與燃燒。中國建筑節能路線圖白皮書里給出的這兩段話，實際是告訴我們，不論在中國的城市還是農村，可能分戶供暖的形式會變得越來越多，乃至是一種趨勢。

建筑節能的發展，使建筑熱負荷顯著降低，客觀上為各種看似造價昂貴的多能互補系統的采用，提供經濟上的可能性。畢竟負荷強度低了，能源系統的容量低了，盡管單價不低，但總造價可能做得不會很高。

同時，北方集中供暖顯著的熱損失凸顯分戶供暖的合理性，北京地區平均每平方米建筑的供暖熱量約為0.3個GJ，如果是熱電廠供熱的話，電廠要供出0.45個GJ，終端用戶才能得到0.3個GJ熱量，其中30%的熱量，在一個個的輸配環節中損失掉了。這里有城市熱網絡環節，有小區熱力站環節，有建筑各個入口的環節，有管網散熱損失、泄漏熱損失，更有管網熱力失調造成的過量供熱損失。如果用壁掛爐分戶供暖，以上熱損失統統沒有了，因為壁掛爐就安裝在住宅套內，制出的熱量全部給了戶內，不像越集中的系統熱量會有多方面的損失。分戶供暖的合理性和價值，體現在沒有了輸配環節，也就避免了熱損失。

我們的非傳統供暖區域，像南方的部分省份。大約從十幾年前就有供暖的呼聲。按理說南方是應該有供暖的，以前沒有是因為計劃經濟年代以淮河畫了一條線，即淮河以北享受供暖，長江以南就不享受。因為我自己就是生長在長江邊上，我知道那個地方的冬天有多難受，我在老家冬天是要生凍瘡的，我到了天津反而好了。南方地區作為非傳統供暖地區需要供暖，但切不可盲目地把北方的集中供暖模式照搬過來，因為南方的特點是熱負荷強度不高，供熱量也不高，在這種情況下，如果采用北方的集中方式供暖，其熱損失會比北方更加的嚴重。所以，非傳統供暖區域由于熱負荷強度低總熱量少，建筑的熱惰性相對低等特點，它更適合采用分戶式的供暖的系統。分戶供暖也更有利于行為節能積極性的充分發揮。

因為分戶供暖直接計量收費，少用熱就少花錢，電表、燃氣表讀數一目了然，而如果是熱力公司供暖，按面積收費，人們就不會在乎是否太熱浪費了熱量，溫度高就開窗戶，反正按面積交費了。如果屋里稍微不熱就要投訴，所以分戶供暖和集中供暖是不一樣的。因此，可以總結為多能互補分戶供暖會有廣闊的發展空間，也是一種趨勢。我個人的理解是：中國有廣大的氣候區域跨度，有遼闊的農村， 經濟水平提高迅速，同時隨著科技和創新的不斷發展，肯定會有更多的新技術涌現，在這樣一個條件下，中國的分戶式供暖一定有廣闊的發展前景。

分戶式供暖中多能互補的形式

分戶式供暖其實并不復雜，其形式無非是燃氣壁掛爐配上散熱器，然后還有空氣源熱泵。現在北京地區正在實行所謂的煤改電，我管它叫煤改清潔能源，它也是一種分戶供暖。分戶供暖有多種多樣的形式，假如我在自己的別墅里弄一個地源熱泵也叫分戶供暖。分戶供暖這件事它并不稀奇，但提到了多能互補，它可是有N多種形式。在這么多的形式里到底哪種適合你所在地區？也許這就是未來的空間或方向，也是未來我們企業廠家可能的方向。實際上，對于分戶供暖系統我更傾向于說分戶供熱系統。

我之所以更傾向于說分戶供熱系統，因為我感覺，這樣的一個系統的本質應該是，太陽能與各種形式能源或者熱泵的，必須有可再生能源的利用，包括太陽能、淺層地能、空氣能。當然，從廣義上講全是太陽能，從狹義上講包括太陽能淺層地能和空氣能等。輸入的清潔能源就是接入到我們家的能源——電力、燃氣。以下介紹六種多能互補的形式。

太陽能+燃氣壁掛爐是多能互補最常見的一種形式。此系統中，燃氣壁掛爐的角色是輔助熱源，既充分利用了太陽能，亦能保證沒有陽光時系統的正常使用，還同時解決了生活熱水需求，所以稱太陽能+壁掛爐系統。

第二種形式有點復雜，真正用起來的并不多，系統中既有太陽能，又有燃氣壁掛爐，還有空氣源熱泵，多能互補，工作起來，優先利用太陽能，沒有陽光時用空氣源熱泵，最后再不行就補點燃氣。但此系統比較復雜，運行好了不容易。

第三種形式是太陽能+空氣源熱泵，值得大家重視。但因為太陽能與空氣源熱泵運行都會受氣候的影響，所以系統配置投資較高，運行策略的制定較復雜，實踐中有應用，其效果與效益的反饋還很少。

第四種形式是空氣源熱泵水機，這種形式在供暖“煤改電”如火如荼推動的情形下，應用越來越多。在空氣源熱泵現在的價格變得讓人可以接受，燃氣壁掛爐的價格也不是那么太高的情況下，出現了空氣源熱泵+燃氣壁掛爐組合，此系統通過燃氣壁掛爐，彌補了空氣源熱泵某些天氣狀況下，工作起來比較困難，比如冬天的一段特定時間內由于結霜，使供暖效果變差或效率低的問題，讓供暖效果有保證。其次，由于避開了空氣源熱泵效率最低時段，而整個供暖期間的平均能效并不低，其能源費用也可以接受，可以歸為第五種形式。

第六種太陽能集熱與水源熱泵的耦合或稱太陽能+熱泵供暖，工作原理是太陽能集熱進入熱泵蒸發器，通過熱泵制出滿足供暖與生活用熱需求的熱水。

總之以上各種分戶供暖系統形式在非傳統的供暖區域都有應用的可能，但燃氣壁掛爐往往最容易被接受。同時相信太陽能+燃氣壁掛爐的形式一定會有更大發展。

為了不給大家產生任何誤導，我說一下自己的理解和總結。對于多能互補分戶供暖這件事，大家千萬不能把它當一個簡單的標簽，從道理上講，它更適合于城市居住建筑的分戶供暖，包括生活熱水，究竟采用何種形式，應該是因地制宜。無論是采用哪種形式，或者說哪個地區應該主推哪種形式，應根據當地氣候和資源條件、能源價格、適應性乃至用戶的行為習慣來決定，而不是只一味的“趕時髦”。所以多能互補分戶供暖一定要因地制宜。另外要深刻理解采用多能互補分戶供暖的目的，即它一定要體現利用可再生能源和用戶能源費用的節約，例如供暖能耗中的50%是由可再生能源提供的，如太陽能、空氣能或其他。否則分戶供暖中的多能互補就沒什么意義。在強調可再生能源利用的同時，還要考慮用戶付出的燃氣費、電費，一定要低于純常規能源供暖30%，否則很難推廣，因為用戶很難接受性價比不好的供暖系統，哪怕它有“多能互補”的標簽。

多能互補發展趨勢

雖然我講的是多能互補，但我要著重強調的是，切不可刻意地去追求“多能”，多能互補并不是能源形式越多越好。越多系統越復雜，而往往相對簡單的系統更容易實現預期的效果。若貪多把什么東西都搞在一起，那么一定是高造價，而且多能的協調也是比較復雜的，都搞到一起預期的效果就很難實現。我認為多能互補真要去實現的話，還是兩種能源的互補可能會做的好一點，其關系也會更清晰一些，包括太陽能+燃氣壁掛爐、太陽能+熱泵、熱泵+燃氣壁掛爐，這幾種形式相對簡單一些、清晰一些，性價比也更好些。另一個重要問題，大家在做多能互補系統的時候，往往忽略了末端的重要性，適合低溫運行的末端可以提高可再生能源的利用率，提高系統的能效，例如輻射型末端與低溫型散熱器，而燃氣壁掛爐系統更適合采用板式散熱器供暖。盡管我舉了幾種分戶供暖系統形式例子，但嚴格意義上也只是泛泛而談，他們里面仍然有許多可優化的空間，仍然可以衍生出更多、更具體、更豐富多彩的多能互補的新形式。我也說過，現在的多能互補這件事，更多還是停留在概念上，真要做好這篇文章，在系統的細節上還有很多需要優化的地方，不僅僅是我講敘的這些概念流程，它們只是系統能實現的功能，究竟是串聯還是并聯，是前置還是后置，都應該具體情況具體研究，并不是我說的都對，我畢竟沒有仔細挨個地去研究它，所以我的觀點也不見得都對，但它總的邏輯應該是對的。在這里，我想提出的是，我國北方農村的多能互補分戶供暖會有很大的發展空間。因為現狀一是室內供暖標準很低，二是供暖系統的熱效率低下，污染嚴重，所以農村應該是我們做多能互補分戶供暖產品、研究、項目的同行們更應該去關注的發展空間巨大的領域。

前面已經強調多能互補的目的，一是利用可再生能源，二是通過多能形式的選擇，降低用戶能源費用。具體多能互補分戶供暖形式的選擇應該根據當地的氣候能源條件，能源價格及住戶的趨向綜合來確定，它不是唯一的。

關于多能互補分戶供暖的發展趨勢，我覺得應該是分戶的能源系統組合集成。而多數情況下，我們現在所說的多能互補系統，多指的是能源以及室內環境系統，新風系統的總和通常包括供暖、生活熱水、冷熱空調、新風，甚至還包括太陽能光熱、光伏融合系統。太陽能光熱、光伏的融合不僅能提高光伏的效率，同時還為供暖提供了能源。有趣的是，光伏發電系統通過逆變器，將直流電轉換為滿足家用電器使用的交流電，而家用電器如果光伏以其發出的直流電，驅動家用電器應該是使用直流電的，將使多能源系統互補含義更加豐滿。

作為供暖，散熱器有它很多的優勢，因為其供暖原理是直接進入到空氣。地面輻射暖的原理，是加熱房間與家具的各個表面，他們再去加熱空氣。以可再生能源為主的系統，應該更多的考慮輻射型末端，如地面輻射采暖，又如毛細管輻射末端，當然我們也欣喜地看到了一種稱作低溫散熱器的新型散熱器產品，可以用于低溫供暖。我將其稱為弱強制對流散熱器，以區別于傳統的散熱器與風機盤管，他們要不就是純粹的自然對流散熱，而自然對流散熱，當熱介質溫度降低時，其單位面積或者單位長度的散熱量太小了，要不就是靠高強度的強制對流散熱。而這種低溫散熱器，在自然對流散熱器上安裝了極小的風扇，類似于電腦機箱風扇，你幾乎感覺不到它的存在，但測試報告顯示，其散熱量幾乎翻倍，甚至比翻倍還高。僅從邏輯分析，地板采暖的能耗，相對散熱器供暖是偏高的。

應該說多能互補分戶供暖高效運行的核心，實際上就是能源自動控制系統，它也是智能家居系統的一個重要組成部分。但智能控制也是說起來容易，做好了比較難。所以我一再強調千萬不要拿它當標簽，但它是一種方向。因為畢竟市場已經有較成熟的多能互補分戶供暖做自動控制系統在銷售。還要指出的是，要想做好多能互補分戶供暖系統，需要好的集成商，否則沒有單一的責任追究制，到頭來還是賣熱泵的賣熱泵，賣新風的只賣新風，最終既沒有實現再生能源的充分利用，也不能降低用戶的能源費用，誰對此負責，這是個痛點。當然這個痛點也是有志于做這方面業務企業家的機會。我覺得暖通空調背景的自控集成商較其它背景的集成商好些，責任追究也單一些。所以，集成商也是多能互補分戶供暖系統成功的關鍵。

最后我強調：多能互補分戶供暖這件事，應該積極對待，但切忌盲目，還有很多可研究的地方等待我們去探討。

作者簡介：伍小亭，天津市建筑設計院總工程師、綠色建筑機電技術研發中心主任、教授高級工程師、國家注冊公用設備工程師、國務院批準享受政府特殊津貼專家，中國建筑學會暖通空調分會、中國勘察設計協會建筑環境與設備分會副理事長。

（根據錄音整理）

【文獻標識碼】C

【文章編號】1671-3362（2017）07-0022-04