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國家能源局為何肯定"熱泵供暖"為先進模式?來看這4大優(yōu)點

發(fā)布時間:2019-03-28 15:24

近日,國家能源局局長章建華做客人民網“高談客論”欄目,暢談如何推動新時代能源高質量發(fā)展。在回答主持人關于“當下的取暖季,北方清潔取暖的情況怎么樣呢?”的提問時,章局長表示:習近平總書記高度重視北方地區(qū)冬季清潔取暖,多次作出了重要批示。2018-2019年這個采暖季,北方各省按照《北方地區(qū)冬季清潔取暖規(guī)劃(2017-2021年)》,堅持宜電則電、宜氣則氣、宜煤則煤、宜熱則熱,積極穩(wěn)妥推進了清潔取暖工作,呈現了幾大特點。

 

其中,第三個重要特征是:三是先進模式不斷涌現。比如燃煤熱電遠距離供熱擴大供暖范圍、空氣源熱泵高效供暖、生物質成型燃料供暖、“太陽能+”供暖等。

看到這里,不僅讓人思考,為何在2015年之前還相對應用較少的空氣源熱泵供暖,在這一輪的“煤改電”中為何能夠被定義為“先進模式”,并迅速成為煤改電的首要選擇呢?

今天,我們就來聊一聊這個話題。至少從技術原理、節(jié)能效果、制熱穩(wěn)定性、家用和集中供暖的適應性上,空氣源熱泵都堪稱更加先進的應用模式。

 

先進一:能效比高,一份電供三份熱

 

空氣源熱泵在現在的“煤改電”市場已經獲得大量的應用,但作為一種新型采暖產品,很多用戶心里都沒底。好不好用?節(jié)不節(jié)能?這些都是他們非常關注的問題。尤其是空氣源熱泵為什么能做到“一份電可以供三份熱”?難道不符合能量守恒定律嗎?今天我們就來談談熱泵高效的秘密。空氣源熱泵實質上是一種熱量提升裝置,從周圍環(huán)境中吸取熱量,并把它傳遞給被加熱的對象。在工作時,首先是輸入1份電能,驅動壓縮機做功(這部分電能最終還要轉化為熱能),然后從外界環(huán)境溫度中再吸收大量的熱能,通過冷媒循環(huán)系統(tǒng)在冷凝器中進行放熱。正是由于“能量守恒定律”的存在,輸入壓縮機的這1份電能總是能轉化成為1份熱能,而從外界環(huán)境中吸取的大量熱能就成了額外的收獲啦。也就是說,真正把水加熱的主要力量,不是輸入的那1份電能,而是空氣中免費的“熱量”。

上表是業(yè)內某企業(yè)30P低溫采暖機的“全天候性能曲線圖”,表中“能效比”,即俗稱的COP,實際就是熱泵系統(tǒng)所能實現的制熱量和輸入功率的比值,在相同的工況下,其比值越大說明這個熱泵系統(tǒng)的效率越高越節(jié)能。該機組在2℃環(huán)境溫度下,出水45℃,COP為3.23,也就是說輸入一份電能,得到了3.23份的熱量。即便是在比較冷的-12℃的環(huán)境溫度下,COP既然達到了2.35。遠遠大過直接電采暖,節(jié)能效果非常顯著。所以說“空氣源熱泵一份電可以供三份熱,效率更高”

 

先進二:電費不貴,普通家庭可承受

 

空氣源熱泵采暖產品的初投資確實要比電暖氣高的多,但運行費用也要低的多,舒適性也更好,還安全。至于采暖費多少,這個是由很多因素決定的。比如說,房子的保溫狀況,保溫好的肯定運行費用要低,節(jié)能建筑和非節(jié)能建筑,在計算熱負荷時甚至有50%的差異。

 

另外還跟溫度設置的高低、使用習慣、系統(tǒng)設計等很多方面都有關系。26℃的室溫和18℃的室溫,運行費用可能差別很大。根據測試,室溫每升高1℃,能耗都有10%左右的提升。所以,用戶如果想要更省電,最好在滿足溫度的需求下,把水溫調低一點。

關于空氣源熱泵供暖的運行費用,根據上圖清華大學對北京80平方米典型農宅進行采暖能耗的試驗和研究,可以知道:在維持室溫16攝氏度左右的條件下,一個供暖季采用散煤采暖爐的費用為2718元,型煤的采暖支出為1737元,壁掛爐的采暖支出為1967元,熱風型空氣源熱泵的采暖支出為880元,熱水型的空氣源熱泵的采暖支出為1178元,而太陽能熱水+熱水型空氣源熱泵結合后,費用更是低至799元。

 

雖然南北方維護結構的差異、室外溫度及相對濕度的差異、居住者習慣、化霜控制等對于機組運行經濟性有很大影響,根據測試結果,空氣源熱泵比燃氣壁掛爐和電供暖供熱經濟節(jié)能,比其他熱源要節(jié)省15%-70%的運行費用,不論是從替代燃煤鍋爐集中供暖還是獨立用戶供暖角度來講,都是節(jié)能環(huán)保的優(yōu)選方案。


先進三:-25℃把室溫穩(wěn)定在20℃以上

 

空氣源熱泵能夠制熱,靠的是壓縮機做功和冷媒“搬運”熱量。這個問題我們需要重點說說“冷媒”和“壓縮機”。

 

先說冷媒。熱泵要想從空氣源中吸熱,必須蒸發(fā)器內部溫度要低于室外溫度,因為熱量都是高溫向低溫傳輸的,所以蒸發(fā)溫度越低,就可以在更低的工況下工作。也就是“只要有溫差,就能吸熱”。

比較常見的冷媒,采用R22冷媒的熱泵產品可從-25℃以上的環(huán)境中吸熱(不是說采用R22冷媒的產品可以在-25℃以上的環(huán)境工作,還跟壓縮機有關),而R410A的蒸發(fā)溫度要更低,可以達到-30℃。

 

其次,決定低溫熱泵采暖產品的工作范圍的,還有個核心部件是壓縮機,因為要讓熱泵產品在更低環(huán)境下正常運行,還要解決壓縮比過大、排氣溫度高導致的制熱不足等問題。近年來,隨著搭載了噴氣增焓技術、變頻技術的熱泵專用壓縮機開始普及,空氣源熱泵采暖在我國寒冷地區(qū)和大部分嚴寒地區(qū)的應用早就沒問題了。

業(yè)內很多搭載了變頻+噴氣增焓兩大技術的“超低溫采暖空氣源熱泵”,采用R410A環(huán)保冷媒,不僅可以-25℃穩(wěn)定運行,最大的特點是在-12℃工況下,可以實現100%制熱能力不衰減。這樣一來,哪怕遇到極端溫度,也不會影響到用戶對采暖溫度的需求,室內溫度波動較小。

 

所以,網上那些攻擊空氣源熱泵產品,說熱泵采暖產品只能在南方用,北方不好用的,要么就是用老眼光在看問題,或者是人云亦云,還有的就是抱有特殊的目的。

 

先進四:集中供暖施工便利、高效、節(jié)能

 

利用空氣源熱泵為小區(qū)進行集中供暖,不管是新建小區(qū)還是“煤改電”后的二次改造小區(qū),都有很大優(yōu)勢。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(jié)綜合能源利用率≥3.0,一次能源利用率可達0.825~1.122,季節(jié)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(jié)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(fā)愁。

 

它沒有集中供熱系統(tǒng)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(huán)節(jié),接電就可以供暖,使用功率分配系統(tǒng),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(tǒng)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(chuàng)造效益。

 

空氣源熱泵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。

 

推動清潔取暖大方向是肯定的,但在實現路徑上,要認真看待。天然氣是一種高品質能源,潛力很優(yōu),若只將其提高幾十度用來采暖,是資源的浪費。對于電采暖,直接電直熱是高能耗、高污染的方式,且初投資高,電網增容必不可少??諝庠礋岜眠m應性最廣。只要依當地條件而定,不盲目發(fā)展,空氣源熱泵一定能夠為國家的北方清潔供暖大計,提供越來越多的堅實支持。


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