北方煤改电改造 为什么空气源热泵遍地开花而地源热泵遇冷?

2019年9月4日12:18:22 发表评论 773 阅读
摘要

同为清洁高效的可再生能源应用,空气源热泵与地源热泵境遇如此不同。那么,这二者间有何技术、政策、市场的根本原因呢?

在清洁取暖改造中,空气源热泵火爆全国,目前已经形成了每年超过200亿的“煤改空气源热泵”市场。而地源热泵在“煤改清洁能源”进程中,其推广力度和应用规模却不尽如人意。

同为清洁高效的可再生能源应用,空气源热泵与地源热泵境遇如此不同。那么,这二者间有何技术、政策、市场的根本原因呢?

北方煤改电改造  为什么空气源热泵遍地开花而地源热泵遇冷?

空气源热泵vs地源热泵

两大因素制约地源热泵

对这个问题,专家表示:地源热泵之所以显示度不高,与“经济成本”和“时间成本”有很大的关联。

时间成本

根据国家发展改革委的方案来计算,2017年-2021年这四年里,北方煤改清洁采暖示范城市实际只有三年时间来完成,每年都有每年的改造计划,时间非常紧。而地源热泵系统从最初的规划,到系统设计、方案选择、落地实施,中间还有安装和调试,整个建设周期很长。在短时间内完成较多户数、较大面积,会相对困难。但政府每年煤改清洁能源计划中,短时间内要完成多少数量,这是有时间要求的。

经济成本

在城市开发建设里,尤其近十年来房价普遍大涨后,地源热泵系统的造价在整个房屋的开发成本中,占比已越来越小,因此并不是开发商和用户不选用的主要原因。在寸土寸金的城市中,有没有足够的空间来铺设安装地埋管换热器,已成为阻挠用户使用地源热泵的重要原因。

但在农村,恰恰是空间没有问题,而造价是主要问题,老百姓对价格的敏感度非常高,因此对目前整个村、镇这一级推广和应用来说,初投资成本过高,必然会制约地源热泵的应用和发展。

据专家先容,理论来说,地源热泵在各类供暖方式中,它的运行成本是最经济的。但是如果将时间、空间、经济、运营等多种因素混合在一起,作为政府部门或者实施单位,只能选择在约束的条件下去完成,造成现在地源热泵推广量占比较低。即使在拥有政策扶持和民众接受度较高的首都北京,地源热泵占比也不会超过5%,大概也就3%左右。

也有相关文件也显示:除了地源热泵局限性较多之外,其他热泵形式,也都因为自身的缺点难以在此轮改造中大面积推广。

污水源热泵主要受污水量限制,供热面积有限;水源热泵需要打井并且进行回灌,容易造成地下水污染和水资源管理失控;另外,水源热泵和地源热泵多年使用后,很容易发生地温平衡被破坏的情况,效能递减,目前已有许多热源井报废的案例。

空气源热泵获重用的原因

而空气源热泵,由于其热量来源于大气环境中,所以不可避免的受气温变化影响较大,热泵设备的选择非常关键,必须充分考虑地区气温适用范围,而且要注意辅热热源的选择和配合,以起到保障低温供热和降低设备总投资的双重目的。

但是,空气源热泵却依然在此轮改造中获得大量应用,爆火程度不仅遥遥领先其他热泵形式,甚至盖过了其他任何一种电热应用。不仅北京强制要求空气源热泵在“煤改清洁能源”中要占比超过85%,很多地方政府也把空气源热泵和热泵热风机作为改造的首要选择。那空气源热泵有何优点呢?

空气源热泵技术提升迅猛,有系列的技术突破

  • 燃气直燃驱动氨吸取式空气源热泵: -12°C 下COP可达1.7
  • 两个技术关键

1)能否在低温下运行并保持足够的热量输出?

双级三缸转子压缩机热泵,实现在20℃下仍能输出80%热量,COP达到2以上

双级压缩螺杆机热泵,实现-20℃下稳定的热量输出,COP达到2以上

二氧化碳和134a复叠式热泵,巧妙利用氧化碳变温特性,配合螺旋管,实现25℃下仍输出80%额定热量,COP达到2以上

  • 能否有效化霜?

1)新的化霜流程被相继提出:热气化霜、相变蓄热以防吹冷风,融霜盘管

2)如何判断结霜状况,启动和停止化霜工况?

3)目前一些产品已能可靠工作在0C左右高湿环境下,性能远优于08年冰雪灾害期

空气源热泵研究的方向

  • 空气源热泵适应性广,灵活方便,将是未来热泵供暖应用的主流
  • 空气源热泵应避免单机过大或多台同处安装,导致空气短路
  • 空气源热泵应优先采用小型化、热风型,降低冷凝温度
  • 空气源热泵应坚持分散模式,不应采用集中供热
  • 室外机化霜的精准判断

1)蒸发器结霜初期并不影响换热和整机性能

2)结霜严重后堵塞空通道,导致风量减小,影响蒸发器取热

3)应该由测量室外机风量是否减少来判断是否需化霜,而不是测量霜层

4)可以直接测量风机电流,当电流减少,既需要融霜。如何判断灰尘影响?

总结:

  • 热泵应该是未来服务于北方冬季供暖的主要热源之一
  • 按照目前需求侧和供给侧热电比特点,热泵供暖规模应在25%左右
  • 应该发展专门]用于供暖的热泵机组和以供暖为主、兼顾空调的机组
  • 热泵还可以为电力调峰填谷,从而间接消纳风电。如何实现热泵需求侧响应模式的间歇运行,应是热泵应用领域研究的重要方向

究其原因,还是因为近年来我国在空气源热泵方向的技术进步迅速,通过新的压缩机技术、变频技术和新的系统形式,很多品牌的机器都已经能够满足﹣35℃以上的低温环境稳定供热。在-20℃下,空气源热泵的COP已经可以达到2,制热量也可达到标称工况的70%以上。这就使得空气源热泵在绝大多数地区都可以作为高效的电﹣热转换方式,为建筑提供供暖热量。中国的空气源热泵技术目前处于国际领先地位。

另外,空气源热泵还具有以下优点:

  • 使用过程中环保无排放;
  • 使用时间、地点、规模不限,单间、单户、整栋建筑均可使用,特别适合低温采暖的库房、车间,有寒假的学校等远离热网和没有其他热源的区域;
  • 可调控性好,适于小区智能供热管理;
  • 可靠性高,电气设备和线路日常维护简便费用低;
  • 计量准确,特别有利于用户行为节能,方便收费管理。
weinxin
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