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江亿:清洁供暖行动是热泵产业难得的机遇

现在全国上下都在抓节能减排、治理雾霾这个事,取消冬季土暖气散煤,是治理雾霾的主要措施之一,所以目前北方由政府主导的“煤改清洁能源”进行的如火如荼。但是清洁能源有很多种,比如把传统煤炉改为天然气供暖,改为直接电采暖或者蓄热电采暖,改为空气源热泵采暖,这里面哪个才是最合适的选择呢?

 

4月12日,中国制冷展热泵活动专区,江亿院士发表了题为《清洁供暖行动:热泵产业难得的机遇》的演讲,对此发表了自己的看法。

 

2017年政府工作报告



 ●加大生态环境保护力度,加快改善生态环境特别是空气质量。

坚决打好蓝天保卫战。今年二氧化硫、氮氧化物排放量要分别下降3%,重点地区解决细颗粒物(PM2.5)浓度明显下降。

 

●要加快解决燃煤污染问题。曲面实施散煤综合治理,推进北方地区冬季取暖,完成以电代煤、以气代煤300万用户以上,全部淘汰地级以上城市建成区燃煤小锅炉。加大燃煤电厂超低排放和节能改造力度,东中部地区要分别于今明两年完成,西部地区与2020年完成。抓紧解决机制和技术问题,优先保障可再生能源发电上网,有效缓解弃水、弃风、弃光状况。

 

●治理雾霾人人有责,贵在行动、成在坚持。全社会不懈努力,蓝天必定会一年比一年多起来。

 

北方清洁供暖行动面临问题
 ●
热电联产是北方城市冬季提供供热热源的最佳方式,能源综合利用率最高

 

全面推行电联产品后出现的问题 

 

热电不匹配

 

需求侧热电比=热负荷除以电负荷,例如北京:3:1~2:1

 

源侧热电比=供热量除以发电量,燃煤电厂1:5:1,燃气电厂0:7:1

 

由于电负荷低,或由于“煤改气”导致热电比不匹配,无法供热

 

热电厂“以热定电”不能再参与电力调峰,导致因缺少调峰电源而大量弃风

 

目前弃风量全国平均15%,80%以上的弃风量出现在冬季供热期间(冬季弃风量甚至达50%)

 

热电矛盾,实现“热电协同”的途径
提高终端能耗中电的比例;

 

适当降低热电联产热占总热源的比例;

 

煤改电”电力转化为热量,为供暖提供热源:占供暖总量的20%

 

电热”方式把电转化为热?通过蓄热方式为电力调峰填谷?

 

效率太低,浪费能源,增大碳牌坊,成本太高;

 

同一区域的电网中有燃煤电厂在发电,就不能认为是风电供暖,而相当于在烧煤发电供暖

 

热效率仅为30%;

 

扩容改造投资巨大;

 

非常节能的建筑,可以在末端通过电热膜,电热缆等方式进行末端电供暖;

 

除非特殊情况,任何电热热源都不应该作为集中供热热源;

 

COP高于2.5以上的电动热泵才是“煤改电”的合理方式

 

电动热泵的市场
目前备份城镇供热面积110亿平米,电动热泵供热面积不到3%,应该发展到20-30亿平米

 

目前北方农村50亿平米居住建筑采用三妹供暖,应该属于煤改电,也应有20-30亿平米改为热泵供暖,

 

2017年将完成300万户的改装,也就是2亿平米规模

 

城镇与农村共有50亿平米建筑为电动热泵供暖改造对象,热泵供热量2亿KW

 

北方热泵供暖的低温热源
中水、污水水源热泵

 

海水水源热泵

 

中、深层地埋管地源热泵

 

空气源热泵

 

-5℃以上的夏热冬冷地区空气源热泵

 

5℃到-20℃范围的寒冷地区空气源热泵

 

低于-15℃的寒冷地区空气源热泵

 

利用工业低品位余热的电动热泵

 

与热电联产系统配合,为电力削峰填谷型水—水热泵

 

浅层地源热泵
直接抽水取热的模式在多地禁止,地源热泵成为浅层地热应用的主要方式;

 

近年来在国内飞速发展

 

北京通州副中心

 

是否需要保证冬夏之间的热平衡?

 

当地下存在显著渗流,不需要老率热平衡;

 

当地下以导热为主时,应仔细核算冬夏间的热平衡。

 

当需要保持冬夏之间的热平衡时

 

采用集中供热、集中供冷方式;

 

对于居住建筑来说,集中供冷电耗远高于分体空调,导致全年总的电耗大幅度增加,这种情况下,地源热泵不适合居住建筑。

 

中深层地源热泵
从西北开始,进一步在北方多地区发展起来的新方式,已有多个工程。水在管道中闭室循环,不会造成任何污染或者其他环境问题;

 

在地面处水温:20~30℃或者15~22℃

 

单井流量:25~35吨/h,150~350kw

 

投资:150万~250万(井及套管)

 

适应条件:

 

热状况依靠地下深处传热恢复,不可供冷

 

热性能几乎不受地域限制

 

地质条件不同井,本大不相同

 

发展方向:

 

流量优化,是的单井产热量最大

 

发器双机串联,提高主机COP

 

空气源热泵
是目前“煤改电”中应用最广泛的方式,使用条件最宽松

 

分散式(一室一机)、多联机等应优先发展,规模不宜过大

 

外温在0℃左右时:

 

传统上的应用范围

 

蒸发器化霜模式和判断方式

 

外温在-10℃左右时:COP可以大于2

 

压缩机比及排气温度过高

 

螺杆机。涡轮机的补气增焓;转子压缩机的双级压缩

 

外温低于-20℃时:COP很难超过2

 

三缸双级转子压缩机,COP接近2

 

采用热泵供暖是应主要的要点
热泵作为供暖热源时,供暖系统的参数应有别于常规系统;

 

尽可能的降低供水温度的要求。

 

通过提高末端换热能力,降低要求的水温,供水温度从60℃降低到50℃,甚至45℃,地板供暖时供水温度【热泵市场 水印】可以低到40℃。

 

末端应实施“大流量,小温差”

 

用户侧循环量高于使用常规热源时;

 

增大配管管径,减小各环节阻力,便面循环泵电耗过高。

 

结论
“煤改电”行动为热泵系统开启了新的市场;

 

为适应各种不同的气候带和供暖需求,应开发不同的热泵技术

 

需要通过创新开发新品以满足新的市场需求

 

对热泵企业是机遇也是挑战

 

注:以上内容来自江亿院士在2017年中国制冷展期间发表《清洁供暖行动:热泵产业难得的机遇》的摘取演讲