报告|低温区供热实施指南

前言

本指南旨在提供切实的信息，以促进低温地区供暖(LTDH)系统的实施。这些系统提供了可再生的高温和低温超热量。通过增加低温区域供热系统的使用，可以实现基本区域供热技术的重大改造。

这一技术变革将有效地消除化石燃料的使用。化石燃料的替代对于减少化石燃料燃烧产生的大量二氧化碳排放所造成的持续的全球变暖至关重要。因此，本指南支持用可再生能源提供的热量替代化石燃料供暖。

这本指南旨在提供简单的建议和食谱，以获得更低的网络温度和其他新功能在现有和新的地区供暖系统。这一雄心壮志是通过总结从整个欧洲不同城市地区的早期采用者那里获得的经验来实现的。值得注意的是，经验教训可以应用于新的和不断扩大的地区供暖系统。目前的第一代、第二代和第三代地区供暖系统包含了阻碍降低网络温度的特点。发展低温系统的一个关键步骤包括了解当前的障碍，以在新的和不断扩大的系统中避免它们。

虽然这本指南的读者包括各种专业人员，但地区供暖从业者代表了我们的目标受众，因为他们将最终执行这一技术变革。该指南旨在通过我们的技术概述、演示、案例描述和过渡策略的示例来激励从业者。然而，我们关于技术发展、非技术障碍、政策影响和建议的结论也将使能源部门的政策和决策者感到放心。此外，市场经理应该考虑我们对配热网络中低温竞争力的研究。虽然我们对低温系统早期采用者的参考资料大多来自欧洲，但我们的建议和策略也可以适用于美国、加拿大、俄罗斯、中国、日本、韩国和智利，以使未来的地区供暖系统更具竞争力。

本指南写在国际能源署关于地区供热和制冷的技术合作方案(也称为国际能源署DHC/热电HP方案，www.iea-dhc.org)的TS2附件中。TS2附件始于2018年，被称为“低温地区供暖系统的实施”，一直活跃到2021年。来自奥地利、丹麦、德国、挪威、瑞典和英国的几个研究小组也参与了这项研究。该附件由一项任务分担工作资助，因为每个伙伴的工作贡献是由国家研究资助计划资助的。来自瑞典哈尔姆斯塔德大学的克里斯汀娜·利格内鲁德协调了这个附件。

摘要

在许多城市地区，地区供暖系统被用来将热量通过管道从可用的热源转移到需要热量的建筑和过程中。主要的热源包括来自各种社会过程的循环热量，这些过程有相当数量的残余热（例如热电厂）。一些热量也来自可再生能源。然而，化石燃料继续以不同的比例被用作主要能源来源。在大多数系统中，一些锅炉使用化石燃料只提供峰值和冗余目的的热量，作为主要热源的补充。

未来的地区供暖系统将有不同于现有系统的市场条件。来自客户的高温需求将会下降。在供应方面，可再生能源和热量回收将取代目前依赖于将化石燃料作为主要能源的过程的热量回收。因此，未来的系统将不得不使用增强的地区供暖技术来实现脱碳。降低热量分配温度是关键，因为较低的温度会导致更高的效率在供热。

在过去的十年中，集体标签“第四代地区供暖”(4GDH)已经被用来描述这些增强的地区供暖系统。这些系统的首要目标是获得完全脱碳的地区供暖系统。根据2014年的定义，4GDH系统应具备以下能力：

• 为空间供暖和热水准备提供低温区供暖

• 以低电网损耗分配热量

• 回收来自低温来源的热量

• 将热晶格集成到一个智能能源系统中

• 以确保适当的计划、成本和激励结构

从这五种能力中可以明显看出，低温地区供暖(LTDH)将成为未来获得更高效的地区供暖系统的关键技术。

从传统的地区供暖系统到完全脱碳系统的过渡，将通过获得更低的二氧化碳排放量，来支持国际、国家和地方的脱碳雄心。在下面的图5中总结了相应的欧盟雄心。从这个数字得出的结论是，与2020年相比，到2030年的变化率应该比之前的目标增加5倍以上。这一更高的成就要求对欧洲地区供暖系统的脱碳进行更密集的工作。

以下介绍性条件是本指南内容的基本输入：

• 能源系统的脱碳将消除基于化石基础的热电联产(CHP)工厂的热量回收，这些工厂目前主导着地区供暖系统的热量供应。未来地区供暖系统中不燃和低温供热的比例将会增加，因为生物质和废物燃烧的水平将不足以取代目前使用的化石燃料。

• 现有地区供暖系统对高温的要求是实施许多合适的低温热源的最初障碍。

• 引入供应温度低于70°C的低温热分配，将提高实施地热热、热泵、工业过剩热、太阳能集热器、蓝色气体冷凝器和蓄热选择进入地区供暖系统。

• 由于2030年二氧化碳排放的减排目标更大，低温散热将是欧盟内部碳价格上涨导致脱碳的关键经济驱动力。

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