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-20℃節能50%起!空氣源熱泵集中供暖的社會和經濟效益喜人

更新時間:2018-01-03 13:46:09 點擊數:359

《熱泵市場》雜志 

空氣源熱泵是根據逆卡諾循環原理,采用電能驅動,通過傳熱工質把低溫空氣中無法被直接利用的低品位熱能有效吸收,并將吸收回來的熱能提升至可用的高品位熱能并釋放到水中的設備。在不同的工況下空氣源熱泵機組每消耗1kW電能就從空氣中吸收2~4kW的免費熱量,節能效果非常顯著。

空氣源熱泵由壓縮機、蒸發器、膨脹閥、冷凝器等部件組成。工作流程是通過壓縮機做功,使工質產生物理變相(氣態--液態--氣態),利用這一往復循環相變過程不斷吸熱和放熱,在吸熱裝置中吸取空氣的熱量,經過熱交換器使冷水升溫,制取的熱水通過水循環系統送至用戶。

空氣源熱泵的節能原理

因為空氣源熱泵熱水機組的基本原理不同于普通加熱方式,是靠輸入少量電力驅動熱泵運行,從空氣中大量吸收免費熱能,將其傳遞到水中來加熱熱水。其能量平衡式如下:Q2=Q1+W×F。式中:Q2――熱泵機組制熱量,Q1――熱泵機組從空氣中獲得的熱量,W――輸入電力,F――壓縮機效率其熱效率(能效比COP)=Q2/W。熱效率遠高于普通加熱方式。

近年來我國在此方向的技術進步迅速,通過新的壓縮機技術、變頻技術和新的系統形式,已經把空氣源熱泵的適用范圍擴展到-20℃的低溫環境。在-20℃下,幾種空氣源熱泵的COP已經可以達到2,制熱量也可達到標稱工況的70%以上。這就使得空氣源熱泵在絕大多數地區都可以作為高效的電-熱轉換方式,為建筑提供供暖熱量。中國的空氣源熱泵技術目前處于國際領先地位

空氣源熱泵在集中供暖的應用

隨著人民群眾物質生活水平的提高,大家對冬季供暖的舒適性及安全性有了新的要求。在集中供暖條件下,不同樓層、不同朝向等因素會造成相當大的室內溫差、室溫低的住戶自然牢騷滿腹。在采用燃氣為能源的小區和住宅中,其采暖質量毋庸置疑,但燃氣經燃燒后產生的二氧化硫、總懸浮顆粒物、可吸入顆粒物等對區域空氣質量還是有一定影響的。此外燃氣裝置的防火防爆問題也不容忽視

由于國內一些生產此類鍋爐的企業起步較晚、技術工藝不夠成熟及穩定,使燃氣鍋爐的安全性得不到足夠的保證,再加上某些人為的安裝、使用、維修不當,使燃氣鍋爐爆炸、傷人的事件時有發生

在綜合考察各種采暖方式的利弊之后,空氣源熱泵作為采暖的熱源設備雖然存在初次投入略高的缺點,但它具有安全可靠、高效節能、綠色環保的特點,在現在國家提倡低碳經濟、保護環境、節能減排的政策引導下,隨著人們的生活條件、生活素質的不斷提高,空氣源熱泵采暖系統將成為今后的主要采暖方式之一。

舉例:石家莊十里洋房供暖項目

河北省石家莊市鹿泉區十里洋房小區供暖設備共有32臺空氣源熱泵機組,3臺循環泵,供熱面積為10萬平方米,供熱居民1000戶,由2臺1000千伏安變壓器供電。項目的整體建設成本為90-110元/㎡之間。采用空氣源供暖,一個采暖季下來,每平方米運行費用比傳統市政集中供暖節約近50%。

圖轉自河北青年報

以上表格來自河北省燃氣供熱管理辦公室編纂的《河北省城市清潔能源供熱典型案例匯編》,項目由石家莊華航熱力科技有限公司施工建設。

通過比較可以看出,采用空氣源熱泵來做獨立供暖系統,在安全性,綜合造價,使用壽命,使用條件限制方面具有明顯優勢。空氣源熱泵使用的能源是最為普及的電力,相比之下,燃氣爐受供氣量、供氣管網等諸多限制。

從環保性來講,燃氣爐畢竟還是有二氧化碳的排放,而且消耗的是可以做其他用途的高品位能源,而熱泵消耗的是電力,雖然目前中國的大部分的電力來自非清潔能源-煤,但是,隨著核電,風電,太陽能發電和水電的進一步發展,中國的電力也將變得越來越清潔。從這三點來看,空氣源熱泵作為獨立供暖系統的熱源,具有巨大優勢。

空氣源熱泵采暖系統熱泵主機安裝于屋頂、室外綠化帶、車庫等地方,不占用房間活動空間。小區使用空氣源熱泵集中供暖時采用380V電壓,使用分戶式空氣源熱泵采用220V電壓,別墅可采用380V電壓的熱泵主機。室內末端可以根據需求使用散熱器、地暖或者風機盤管。

針對目前的清潔采暖現狀,政府應該制定導向性扶持政策,明確清潔能源供暖方式選擇順序。區域條件和資源稟賦好的地區,首選地熱能、工業余熱、風電、太陽能等;已建立了城市供熱管網,而又不具備上述條件的地區,應當盡快推行煤炭清潔燃燒技術;供熱管網未覆蓋地區,盡量選用能效比較高的空氣源熱泵、電儲熱等方式。

6大優勢助力北方集中供暖

空氣源熱泵適應性廣,理論上—25℃以上環境皆可用。在平均氣溫為—5℃的環境溫度下,每耗一度電,可產生3度電以上的熱量,節能效益達到75%,而在—15℃的環境下,消耗1度電,也可產生2度電以上的熱量,與電輻熱相比的節能效益達到50%。

1.節能省錢,且實現供熱市場化

低溫空氣源熱泵通過消耗部分電能獲得2.5~3.4倍的供熱量,冬季季節綜合能源利用率≥3.0,一次能源利用率可達0.825~1.122,季節綜合一次能源利用率為0.97,遠高于電直接供暖和燃煤、燃氣供暖的方式。

由于用戶行為節能顯著,空氣源熱泵分布式采暖費比集中供暖還省30%,最高也不會超過當地的集中供熱費用。用多少熱,交多少電費,真正實現供熱商品化,政府不用再為熱計量改革發愁。

促進節能建筑的發展。三分供熱,七分保溫。建筑物保溫性能越好,室內環境越舒適。推廣使用空氣源熱泵分布式采暖,提高了建設項目的品味,倒逼開發企業提高建筑的保溫效果。

2.投資小,占用空間小

傳統集中供暖初投資大,鍋爐、管道管件、散熱器或地暖等投資,每100平方米住宅建筑均花費1.4萬元以上,還要占地,消耗金屬材料超700KG,使用壽命一般在10~15年,管網鋪設、維修,占用市政道路,擾民嚴重。

熱泵分布式供暖,沒有集中供熱系統所必須具備的熱源廠、一次網、換熱站、二次網、用戶散熱設施等環節,接電就可以供暖,使用功率分配系統,可有效的避免電力增容。與城市熱力管網相比,省去開挖道路,鋪設熱力管道的巨額投資,省時、省錢。系統可放置于樓頂平臺或地下室,利用了閑置空間,無需占用城市寶貴的土地空間,為用戶創造效益。

3.彌補城市集中供熱未覆蓋地區

北方地區由于經濟高速發展,城市化進程不斷加快,城市人口快速增長,許多地區供暖問題矛盾日益突出,給政府和熱力公司增添了巨大壓力,單純靠熱力公司解決此類問題是不大現實的,新能源熱力供暖中心建設快、周期短,10萬平方采暖一個月左右可建設完成,快速解決居民用戶需求,為政府解決民生一大難題。

4.市場化運作,不增加政府負擔

新能源熱力供暖中心可采用PPP模式建設,投資方和用能方、建設維護方三者合作,純市場化手段操作,不增加政府任何資金負擔。財政部、住房城鄉建設部、環境保護部和國家能源局緊急響應,印發《關于開展中央財政支持北方地區冬季清潔取暖試點工作的通知》,《通知》明確提出:應積極探索采取政府與社會資本合作(PPP)等市場化模式建設運營清潔取暖項目,完善價格和收費政策,調動企業和社會資本參與清潔取暖改造積極性。

5.有利于城市管理

城市熱力管網需多處開挖道路,鋪設熱力管道,造成人力、物力浪費,建成的管網也需大量人力、物力維護,給城市管理增加了巨大壓力,采用新能源熱力供暖中心不需要鋪設長距離管網,利于城市管理。

使用空氣源熱泵分布式采暖,使用戶直接面對經營企業。各級政府不用再為協調供熱企業與用戶之間的矛盾操心費力,政府財政不必再為保障供熱補貼大筆資金,市政道路也不用再為熱網改造、搶修而變得擁堵不堪。

有利電網的安全運行。利用夜間的谷期電供暖可有效緩解白天用電高峰,減少峰谷電巨大差額,使電網更安全高效運行。

6.減少煤炭燃燒、防治霧霾等污染

新能源熱力供暖中心節能效益明顯,零排放,可減少煤炭燃燒、防止溫室效應、霧霾等污染。如按每100萬㎡計算,采用新能源熱力供暖中心每年可減排二氧化碳達53000噸左右。

由于空氣源熱泵具有不受資源條件限制的特點,且隨著低溫空氣源熱泵技術的不斷發展,能效水平不斷提升,其應用范圍不斷向北推進。隨著在北京、天津、河北、山西等地煤改電政策的鼓舞,連一向被部分人視為“低溫禁地”的東北三省都開始推廣空氣源熱泵了。由此可預見,熱泵先進的技術,結合PPP先進的市場化手段,熱泵采暖領域大有可為!

版權:文中配圖分別由紐恩泰、中廣歐特斯、伊蕾科斯、芬尼克茲等企業提供,特此致謝。



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