低碳供热：未来的供热系统
如果英国要实现其碳减排目标，低碳供暖系统将发挥巨大作用。
绝大多数房屋都安装了燃气集中供暖系统，但燃烧燃气会向大气中排放碳。因此，低碳供暖系统，如热泵和太阳能热板将不得不成为未来供暖的一部分。
什么是低碳供暖系统?
低碳供暖系统在为家庭供暖时，几乎不向大气中排放碳。这与传统的燃气和燃油锅炉相反，后者会增加大气中的碳含量。
低碳供暖系统——或可再生供暖系统——从可持续能源中提取热量，而不是燃烧化石燃料。这些可持续的资源包括太阳、地面、植物生物，甚至室外的空气。
这些燃料来源是可持续的，因为供应将继续得到补充。另一方面，化石燃料的供应已经枯竭。
可安装在您家中的可再生供暖系统示例包括：
- 空气源热泵
- 地源热泵
- 太阳能热板
- 生物质锅炉
在撰写本文时，英国2700万家庭中只有100万拥有低碳供暖系统。
虽然国内对低碳供暖系统的吸收相对缓慢，但发电越来越绿色。2017年，英国可再生能源发电量首次超过化石燃料发电量。
为什么要改用低碳供暖系统？
数百年来，我们一直用天然气、石油和煤炭等化石燃料为我们的家庭、交通和工业提供动力。虽然这些燃料使我们在经济和技术上都取得了巨大进步，但我们不能永远继续使用这些燃料。不仅我们的供应已经耗尽，而且对我们气候的长期环境影响现在是一个紧迫的国际问题。
2019年，英国政府通过法律规定，作为我们的国家，到2050年，我们的碳排放量将达到净零。净零排放是通过抵消或碳捕获来平衡我们的碳排放的行为。这与“零碳”不同，零碳意味着不排放任何碳。
为了到2050年实现净零碳排放，我们目前作为一个国家生产的碳量必须大大减少。英国大约14%的碳排放来自家庭取暖。
因此，我们需要对我们的家庭供电和取暖方式进行重大、长期的改变，但前提是最低的前期成本和更低的持续能源账单。
答案吗?低碳供暖系统。
作为一个整体，低碳供暖系统不仅能够降低英国的碳排放，还将在许多方面惠及个人房主。
低碳供暖的好处
- 减少或终止对能源供应商的任何依赖
- 在你的家庭取暖账单上省下一大笔钱
- 可能会看到你通过可再生热能奖励(RHI)作为用可再生能源取暖你家的奖励
选择低碳供暖系统
在选择可再生供暖系统时，我们有很多选择。而且，根据你的房产情况，一种可再生供暖系统可能比另一种更合适。可再生供暖系统包括:
- 空气源热泵
- 地源热泵
- 水源热泵
- 太阳能热加热板
- 混合加热系统
- 生物质锅炉
- 微CHP锅炉
我们将带您逐一了解这些，以帮助您选择合适的低碳加热系统。
热泵
有三种不同形式的热泵可供家庭安装:空气源，地源和水源。每一种形式的热泵都能够通过从空气、地面或水三种来源之一提取热量来产生集中供暖和生活热水。
热泵需要电力才能运行，但其产生的能量是其使用量的3-4倍。这意味着它们可以达到400%的效率水平。最高效的燃气锅炉的效率约为93%。
虽然它们是令人难以置信的高效供暖系统，但它们无法产生与燃气锅炉相同的温度的热量。由于这个原因，它们最适合于包括地暖或大型散热器的供暖系统。您还需要确保您的财产是良好的绝缘。
空气源热泵
空气源热泵可能是绝大多数家庭最适合的热泵形式。这是因为当涉及到安装时，它们是破坏性最小的。
与所有热泵一样，安装空气源热泵需要一些室外空间。这是为一个单位，其中包括一个风扇，轮流带来的空气，是不比一个典型的洗衣机大。
空气源热泵有两种类型：空气-水系统和空气-空气系统。空气-水热泵产生的热水可以在湿式中央供暖系统中循环。另一方面，空气对空气系统通过风扇加热物业，风扇也可以在夏季提供冷却，如空调。
地源热泵
地源热泵需要相当大的花园空间，因为管网需要安装在地下。制冷剂液体在这些管道中循环-可以水平或垂直安装-并吸收保持在10°C至15°C恒定温度下的地下热量。
一旦液体被加热，它就会被输送到热交换器，在那里它被进一步加热，然后再提供集中供暖。
水源热泵
如果你住的地方离河流或湖泊只有几百米，那么你还有一个额外的选择——水源热泵。白天，室外的水从太阳吸收热量，通过水源热泵，这些热量可以被提取出来，为您的财产提供集中供暖。
从水中而不是从空气或地面获取热量有以下几个好处:
- 能够比空气源热泵每年产生更多的热量
- 在冬季，水比空气含有更多的热量
- 水的热传递速度比空气或地面的快
太阳能热加热板
在许多方面，太阳能热与太阳能光伏相似，但不是将太阳能转化为电力，该系统使用它来加热你的水。这种太阳能热水可以提供湿的中央加热系统以及你的水龙头、浴缸和淋浴。
通过使用太阳的免费能量来加热你的水，你将需要减少使用锅炉。这意味着更便宜的取暖费用，更低的碳排放和更少的锅炉压力。
- 太阳能热板(也称为集热器)安装在你的屋顶上。这些面板包括吸收太阳能量的流体管。
- 这种热流体向下进入你的家，热量通过热交换器传递到你的热水储水箱。
- 然后，热水在管道周围流动，就像在标准的湿式加热系统中一样。
注:如果你有电加热系统或浸入式加热器，那么太阳能光伏板将为这些系统发电。
混合加热系统
混合供暖系统是传统锅炉与空气源热泵的组合。这项技术是一个特别好的选择，业主希望保持熟悉的锅炉，我们都很熟悉，但与节能效益的可再生技术。
混合加热系统将在热泵和锅炉之间自动切换，这取决于在任何给定的时间内哪一个将提供最有效的性能。
生物质锅炉
生物质锅炉的工作方式类似于燃气和燃油锅炉。然而，他们燃烧的不是化石燃料，而是生物质材料，如原木、木屑和颗粒。
燃烧木材是一个碳中和过程，这意味着它只产生树木在生长过程中吸收的二氧化碳，抵消了自身。作为一种自然产生的燃料，它比煤炭之类的燃料更具有可持续性。与煤不同，木头的形成并不需要数百万年。此外，英国的垃圾填埋场每年要吸收数百万吨废木材。这意味着，使用木材作为燃料不仅对地球的大气更健康，也将减轻我们的垃圾填埋场的压力。
根据模型的不同，生物质锅炉可以手动或自动操作。手动喂食的生物质锅炉需要你自己给锅炉添加燃料。另一方面，自动给料的生物质锅炉有一个料斗，在需要时将生物质燃料喂入锅炉。
微CHP锅炉
微型热电联产（CHP）锅炉是本清单中唯一一个不属于可再生能源供热系统的低碳供热系统。这是因为他们目前依赖天然气或液化石油气作为燃料。话虽如此，它们也可以由一个氢燃料电池．
两者之间的另一个区别微型热电联产锅炉这个列表中的其他供暖系统也提供电力。事实上，电是它的主要输出，而热是发电过程的副产品。尽管热是其运行的第二产品，但最终产生的热量大约是电的6倍。
尽管天然气是微型热电联产锅炉的主要燃料，但用燃气锅炉代替燃气锅炉仍有助于降低您的财产的碳足迹。
低碳供暖安装成本
燃气和燃油锅炉的购买和安装费用约为2000英镑，与之相比，可再生供暖系统的成本可能至少为3000英镑。自动生物质锅炉的价格高达21000英镑。
| 低碳供热系统 | 潜在成本(包括安装) |
|---|---|
| 空气源热泵 | £4,000 – £11,000 |
| 地源热泵 | £8000 -£12000 |
| 水源热泵 | £9,000 – £11,000 |
| 太阳能热板 | £3,000 – £5,000 |
| 混合加热系统 | £5000 -£10000 |
| 生物质锅炉 | £4,000 – £21,000 |
| 微型热电联产锅炉 | £10,000 – £15,000 |
在低碳供热系统中，重要的是不仅要考虑前期成本，还要考虑长期节约成本。
| 低碳供热系统 | 节省供暖费用 | 碳节约（每年二氧化碳） |
|---|---|---|
| 空气源热泵 | 高达1300英镑 | 高达10.5吨 |
| 地源热泵 | £1090 | 高达10.6吨 |
| 太阳能热板 | 高达100英镑 | 高达0.6公斤 |
| 生物质锅炉 | £980 | 高达11.1吨 |
资助低碳供暖系统
为了帮助房主支付低碳供暖系统的前期费用，英国政府启动了绿色家园补助计划。
绿色住宅补助金将覆盖可再生供暖系统高达三分之二的成本。对于低收入家庭来说，这一数字高达5000英镑，甚至是1万英镑。
该计划涵盖的可再生供暖系统包括：
- 空气源热泵
- 地源热泵
- 太阳能热板
申请截止日期为2021年3月，约60万户家庭将受益。你可以在绿色家园资助可再生能源供暖．
一旦安装，您就有资格通过可再生能源热激励获得付款。这些是在7年内每季度支付的款项，作为对可再生能源供暖系统所产生能源的奖励。
RHI费用由Ofgem按季度调整，并根据可再生供暖系统的不同而有所不同。电价是基于每千瓦时发电1便士，以下是电价的一个例子。
| 可再生能源供暖系统 | 关税(p / kWh) |
|---|---|
| 空气源热泵 | 10.85 |
| 生物量 | 6.97 |
| 地源热泵 | 21.16 |
| 太阳能热 | 21.36 |
可再生热激励计划将于2021年3月结束，并将被清洁供热补助金．
燃气管网锅炉的未来
低碳供热系统显然为未来的供热提供了很多答案。然而，用可再生的供暖系统取代所有的燃气锅炉是不切实际和昂贵的。
在英国，我们有一个广泛的天然气网络，根据国家电网，该网络连接到8/10的家庭。这意味着80%的英国家庭获得天然气供应，为燃气锅炉提供燃料。
为了将这些特性转变为低碳未来，更换燃料而不是加热系统更有意义。一个可能的解决方案是用氢气替代天然气网络中循环的天然气。
在谈到氢作为家庭取暖燃料的潜力时，气候变化委员会（CCC）主席德本勋爵说：
如果从战略上加以利用，氢有可能产生接近零的碳能源排放。政府现在必须决定是否希望开发英国的氢气方案，现在就做出决定，将在2020年代首次部署。这必须与提高能源效率、进一步建设低成本可再生能源以及开展碳捕获和储存工作同步进行。政府从理论到实践的时间已经到来[…]未来取决于政府迅速做出决定，并在未来三年内全面致力于低碳供热。
氢网络的优势
领先的锅炉制造商巴西（Baxi）和伍斯特博世（Worcester Bosch）都已经开发了自己的氢就绪锅炉。这些装置可以使用天然气，但也可以切换到100%氢气。除了开发氢气加热技术外，这些制造商还呼吁从2025年起安装的所有锅炉都要备有氢气。
很明显，锅炉制造商将注意力转向未来的供热，其中包括氢气，因为氢气有很多好处。
我们可以利用现有的天然气网络
追求氢气作为取暖燃料的最大原因可能是，我们可以继续使用天然气网络，但仍然可以降低碳排放。这也将使房主不再需要熟悉新的供暖技术。
产生低碳或零碳排放
像目前大多数家庭一样，燃烧天然气和石油等化石燃料会产生碳并释放到大气中。另一方面，燃烧氢气的过程只会产生热量和水。完全没有碳。
比天然气更有效的燃料
氢是比汽油更有效的燃料。这意味着你的家也可以用更少的燃料加热。1千克氢气所含能量与2.8千克汽油所含能量相同。
可持续供应
氢包围着我们，所以我们有一个永远存在的供应，我们不会在短时间内短缺。
氢网络的挑战
从表面上看，氢似乎是完美的解决方案。然而，还有一些挑战需要解决。
目前生产成本很高
有两种制氢方法：电解或蒸汽甲烷重整（SMR）。
电解是利用电流将水分解成单独成分（氢和氢）的过程。如果提供的电力是由可再生能源产生的，那么这是最绿色的制氢形式。
另一种方法是蒸汽甲烷重整，即蒸汽与甲烷反应的过程。除了产生氢，STR也产生碳。由于碳捕获存储（CCS），碳可以被捕获，而不是排放到大气中。
这两种工艺目前都很昂贵，需要生产大量氢气才能满足需求。
存储可能存在问题
由于氢比天然气轻得多，因此很难储存和运输。要成功储存，需要将其转化为液体并保持低温。
高度易燃的
由于储存了如此多的能量，氢气非常易燃，泄漏很难检测，因为它没有气味。因此，需要在所有属性中安装传感器警报。
了解更多关于氢气是未来加热的一部分的信息：
离网供暖系统的未来
虽然与天然气网络相连的家庭供暖的未来仍不确定，但离网物业可能更接近低碳未来。
政府已经谈到，最快在2025年用可再生能源替代能源取代石油、煤炭和液化石油气供暖系统。目前还没有具体的战略，但政府的“清洁增长计划”指出:“我们的目标是在本世纪20年代逐步停止在新建和现有的离气电网住宅建筑(主要位于农村地区)安装高碳化石燃料供暖设备。”
然而，英国燃油设备贸易协会OFTEC（燃油技术协会）认为，更换燃油锅炉不是离网家庭的解决方案。
2020年5月，OFTEC在《脱碳石油加热家庭战略》中公布了一项未来离网供暖战略。他们认为，到2035年，完全可再生的液体燃料将取代石油:
- 第一阶段，2027年:30%的生物燃料和70%的煤油
- 第二阶段，到2035年:100%可再生液体燃料
OFTEC认为，这一战略将同时解决碳减排和能源效率问题，意味着房主将不会承担更换整个供暖系统的高昂前期成本。此外，更换燃料而不是锅炉将意味着已经有一个工程师和供应商网络来支持过渡。
低碳供暖系统报价
将低碳供暖系统的成本控制在最低水平将是许多房主的当务之急。最好的方法是比较至少3名安装人员的报价。
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