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空气源热泵是目前“煤改电”中应用最广泛的方式

发布时间:2017-4-14 12:10:54  浏览次数:1167   

江亿院士:空气源热泵是目前“煤改电”中应用最广泛的方式

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?

412日,中国制冷展现场,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。

一、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。

 二、北方清洁供暖行动面临问题

·         全面推行电联产品后出现的问题 

o    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

o    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%)

 三、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

o    电热”方式把电转化为热?通过蓄热方式为电力调峰填谷?

o    效率太低,浪费能源,增大碳牌坊,成本太高;

o    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

o    热效率仅为30%;

o    扩容改造投资巨大;

o    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;

o    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

 四、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

 五、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

o    -5℃以上的夏热冬冷地区空气源热泵

o    5℃到-20℃范围的寒冷地区空气源热泵

o    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

 六、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

o    北京通州副中心

·         是否需要保证冬夏之间的热平衡?

o    当地下存在显著渗流,不需要老率热平衡;

o    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

o    采用集中供热、集中供冷方式;

o    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

 七、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/h150~350kw

·         投资:150~250万(井及套管)

·         适应条件:

o    热状况依靠地下深处传热恢复,不可供冷

o    热性能几乎不受地域限制

o    地质条件不同井,本大不相同

·         发展方向:

o    流量优化,是的单井产热量最大

o    发器双机串联,提高主机COP

八、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:

o    传统上的应用范围

o    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

o    压缩机比及排气温度过高

o    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

o    三缸双级转子压缩机,COP接近2

九、能源塔:从空气中取热的又一个途经

用盐溶液再冷却塔中的喷淋取热

·         由盐溶液向热泵供热量

·         问题:盐溶液喷淋后会吸收空气中的水分,逐渐被稀释。必须对其再生。排出水分,恢复浓度

·         可以通过真空下的再生塔对稀溶液浓缩再生

o    用水蒸汽压缩机对蒸发出来的水蒸汽加压升温

o    用高压高温的蒸汽加热稀溶液,使其蒸发

o    蒸汽冷凝成水,排除

十、工业余热中电动热泵的应用

·         化工、炼油产业需要排放大量低品位热量:~50℃,些热量主要通过冷却塔释放,为此还消耗大量的冷却水

·         案例:北京燕山石化厂,冷却水10万吨/h37℃冷却到27

·         可以作为热泵的低温源为城市供暖。

十一、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。

o    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”

o    用户侧循环量高于使用常规热源时;

o    增大配管管径,减小各环节阻力,便面循环泵电耗过高。

 十二、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