IEA SHC 71任务的主要结论：迈向采暖技术LCA和LCoH统一指标

IEA SHC 71任务的主要结论：迈向采暖技术LCA和LCoH统一指标

Karl-Anders Weiß 在过去三年里，专注于替代供暖技术的生命周期和成本评估。德国弗劳恩霍夫研究所的研究员领导了IEA太阳能供热与制冷计划第71任务，该任务在三年后已完成。最重要的里程碑是：研究人员开发了一种统一的方法，用于计算供暖系统的环境影响（生命周期评估=LCA）和定量热量成本（LCoH）。该方法被应用于多种供暖技术，包括燃气锅炉、热泵、PVT与热泵结合以及生物质与太阳能热系统结合。在本文中，Weiß概述并解释了任务71的关键要点，并宣布了几篇即将发布的出版物，这些出版物将逐步在任务71官网的出版物部分发布。
照片：弗劳恩霍夫 ISE

1. 旨在减少温室气体排放和/或供暖系统化石燃料消耗的法规在各国差异很大，需要实现统一。

任务71概述了十个国家节能建筑和住宅供暖系统的法规，详见《供暖系统法规——国家形势与国际概览》报告，该报告已可下载（链接）。例如，丹麦对供暖、通风、制冷和家庭热水的总用能设定了每年30千瓦时/ 平方米 的上限。法国采用初级能耗系数来定义建筑物的最大允许总能耗。在德国，新的供暖系统必须至少包含65%的可再生能源份额。在即将发布的立场文件中，Task 71研究人员呼吁在欧洲范围内更加统一监管框架，以便使供暖设备制造商更容易满足不同市场的需求，从而降低消费者成本。立场文件中写道：
作为一个以国际专业知识为基础、致力于支持生态和经济可持续供热的机构，我们强烈建议协调供暖行业的法规和报告格式，以支持并加速住宅建筑供热的转型。我们认为，国际公认的格式提供描述供暖系统及建筑供热需求的数据，是减少整体合规工作量的重要且易于实现的步骤。

2. 供暖系统的生态和经济评估必须整合进一个统一的评估框架。

这一原则是任务71的核心。成果是一套全面的50页指南（即将发布），详细介绍了生命周期评估和热量平定成本（LCoH）的方法论。这两种方法都基于共享的通用供暖系统描述和针对不同用例的标准化负载曲线。指南还定义了系统边界，并建议将系统结构化为子系统和组件。对于LCoH，他们还提供了详细的方程，用于计算不同系统类型和配置的成本。

一种由太阳能热系统和非太阳能供暖系统作为支撑组成的供暖系统的通用系统模型。环境影响会在产品整个生命周期内进行评估，包括材料供应、制造、制造阶段、使用阶段和生命周期终止阶段。方案：瑞士ZHAW大学

3. 该方法论能够一致比较多种供暖系统的环境影响。

任务71的研究人员并未局限于太阳能热系统;他们还分析了燃气锅炉、热泵系统以及混合解决方案，包括生物质与太阳能热能结合，或PVT与热泵结合。其一个关键目标是与其他国际能源署技术协作项目（TCP）的专家合作，专注于这些技术。特别是，魏斯及其国际同事联系了光伏电力系统计划（PVPS）、热泵技术（HPT）和区域供热与制冷（DHC）TCPs。虽然三者都认可该方法的价值和相关性，但参与程度各不一：DHC TCP密切支持方法论指南的起草，PVPS专家直接与指南作者交流，HPT TCP则通过弗劳恩霍夫ISE弗赖堡内部咨询。

4. 基于统一的环境影响计算方法和热量平定成本（LCoH），供暖系统制造商现在应提供可靠的产品数据。

在任务71中，研究人员为十个不同需求情形制定了典型负载曲线（见表）。这些加载配置文件——部分以Excel文件形式提供，部分以文本文档形式提供——正逐步以信息表形式发布在Task 71网站上。魏斯强调，未来供暖系统制造商需要提供详细的产品数据，以便投资者和公共部门能够准确比较不同供暖系统的环境表现。编译 陈讲运

国家

需求案例

负载

1

奥地利

区域供热

供暖：7700兆瓦时/年

2

丹麦

低能耗独栋住宅

供暖：7.1兆瓦时/年

3

中国

西藏公共建筑

供暖：每年5.2兆瓦时

4

德国

新建的独栋住宅

供暖：9.6兆瓦时/年

5

德国

现存的独栋住宅

供暖：23.5兆瓦时/年

6

葡萄牙

家庭热水需求 单栋住宅

供暖：每年1.8兆瓦时

7

西班牙

商业中心的参考负载分布

制冷：6412兆瓦时/年

8

西班牙

12户住宅建筑的参考载荷分布

供暖：70兆瓦时/年，制冷：14兆瓦时/年

9

西班牙

50户住宅建筑的参考载荷分布

供暖：292兆瓦时/年，制冷：58兆瓦时/年

10

瑞士

新建的独栋住宅

供暖：24.3兆瓦时/年

标准化负载配置文件在任务71中开发，并将作为单独信息表发布在任务71的出版物页面上。 来源：任务71

5. 贴现率和通胀对LCA和LCoH的结果有显著影响

任务71的研究人员目前正在开发事实说明，展示选定的通用供暖系统和负载曲线的经济和环境绩效结果。这些事实说明旨在让投资者易于理解。计算背后的关键参数清晰地汇总在假设框中，使读者一目了然地掌握主要输入。

图中展示了丹麦一栋低能耗独栋住宅应用的PVT和热泵系统环境影响评估结果。LCC代表生命周期成本，LCoH代表热量平稳成本。来源：任务71。

6. 发射贡献的图形表示在事实说明中起着核心作用

LCA的结果包括十多个指标，详见方法论指南的表9。这些指标包括人体毒性、臭氧层消耗、土地和水资源使用，以及矿物和金属的资源利用。然而，关键指标是被称为全球变暖潜势（GWP）的二氧化碳当量排放量，该指标在资料表中占据核心地位。
条形图展示了不同贡献——如原材料和供暖系统组件制造——如何影响全球变暖潜势（GWP100）指标（见下图）。第一条是德国4.9千瓦的空气源热泵。基于生产的排放量与产品生命周期的不同阶段相关（总计：0.086 CO2-EQ/kWhth).生产阶段的影响较小，使用阶段使用化石燃料电力驱动热泵。

第二根柱代表葡萄牙一台12.1千瓦空气源热泵的碳足迹。这里，整个生命周期的排放贡献与系统各组成部分相关（总共0.122公斤一氧化碳2-EQ/kWhth).在这张图中，外墙单元碳足迹最大，因为它全年消耗了大部分电力。

图中展示了两份资料表的结果，描述了德国和葡萄牙热泵系统对环境的影响。德国系统显示的GWP100（化石）指标较低。这是因为德国系统提供的年热能输出远高于葡萄牙系统（供暖和制冷1237千瓦时），这意味着每千瓦时热能在生产阶段的影响中相对占比更高。额外的差异可能由系统规模和使用阶段所用电力比例的差异来解释。来源：任务71。

总之，任务71为使供暖技术在环境和经济两个角度上都可比提供了实用基础。真正的影响现在取决于制造商的一致数据以及各市场法规的更广泛一致性。如果实现这一点，该方法论将从理论转向日常决策——为投资者、规划者和工程师提供清晰、共同的基础，以选择更高效、更可持续的供暖解决方案。

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