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中國建筑科學研究院徐偉: 預計2030年熱泵經濟規模約400億元
18
01月
2019

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伴隨清潔取暖規劃全面推進落實,熱泵供暖迎來了發展良機。

 

日前,由中國建筑科學研究院聯合清華大學、北京工業大學等單位共同承擔的住房和城鄉建設部科學技術計劃項目——北方建筑熱泵供暖關鍵技術研究與規模化應用驗收會在京舉行,經質詢并討論,驗收委員會一致同意項目通過驗收。“項目多項成果填補了國內外空白,在熱泵供暖領域達到了國際領先水平。”北京市建筑設計研究院教授級高工吳德繩在驗收會上說。

 

熱泵供暖在北方地區清潔取暖的過程中將扮演什么角色?還有哪些難題待解?

 

 

 

熱源緊缺催生機遇

業內人士指出,我國供暖能源結構急需調整,熱源燃煤熱電聯產占48%,燃煤鍋爐占33%。截至2016年,我國清潔取暖面積69億平方米,清潔取暖率34%,還有66%需要改造或替代。

 

最新數據顯示,北方地區占全國總面積的59.8%,集中供暖面積從2007年29.2億平方米增加到2017年81.6億立方米,而全國338個地級以上城市空氣質量達標比例僅為29.3%,采暖季主要污染物排放量較非采暖季增加30%左右。

 

北方地區冬季供暖是大氣污染治理的“重災區”,“煤改氣”和“煤改電”成為清潔取暖的有力抓手。但是入冬以來,天然氣價格仍不斷上漲,加之天然氣在我國是稀缺資源,據統計,每年進口量占國際天然氣貿易總額的40%,用其充當大體量的熱源并不可行。

 

因此,很多地區更加傾向于“電代煤”,以節能環保的空氣能熱泵來取代燃煤采暖,如北京、天津、山西等地,安裝空氣能熱泵的家庭不在少數。“自從安裝了熱泵,家里再也沒煤灰了,干凈了很多,而且政府補貼力度大,與燒煤采暖的費用相比高不了多少。”家住海淀上莊鎮西閘村的村民說到。

 

2017年住建部等四部共同印發《關于推進北方采暖地區清潔取暖的指導意見》,明確提出“在電力資源充足的地區,優先發展用戶終端電供暖方式,綜合運用各類熱泵、高效電鍋爐等多種方式推進電供暖,積極發展電供暖與蓄熱相結合的供暖方式”。

 

我國氣候特點和能源結構決定了‘空氣源熱泵’和‘地源熱泵’成為熱泵供暖的主要形式。2018年空氣源熱泵占熱泵供暖面積的37.6%,2017-2018年空氣源熱泵年平均增長率為25%。”中國建筑科學研究院建筑環境與節能研究院院長徐偉如是說。

 

 

 

熱泵供暖優勢明顯

據公開信息顯示,西安市新增清潔供暖面積2萬多平方米,其中熱泵供暖占比達18.5%;淄博市農村地區共計35.9萬戶改造,其中熱泵占比約41.2%;鶴壁市農村地區熱源清潔化主要技術路線是空氣源熱泵,占比約85%;菏澤市完成改造面積約6000萬平方米,空氣源熱泵占比約34.9%……

 

熱泵成為非煤熱源的重要方式,特別是在近兩年得到推廣應用。2016年北方地區建筑供暖面積約206億立方米,各類熱源中,熱泵供暖約6.7億平方米,占總供暖面積的3.3%,占非煤熱源的19.4%;2017-2018年熱泵新增2.08億平方米,在新增非煤、非天然氣熱源中比重高達60%。

 

徐偉說:“在北方大規模實施空氣源熱泵供暖達到了供暖效果,運行費用較低,且空氣源熱泵系統運行性能良好。以山東省濟寧市文化中心熱泵項目為例,熱泵占系統全年能耗的67%,冬季供暖運行電費占全年運行電費的67%。相比燃氣鍋爐,每年可減排二氧化碳7400多噸、二氧化硫54.86噸、煙塵27.43噸。”

 

“上述這些工程都是本課題的相關成果,此外還有北京大興國際機場、門頭溝妙峰山村、北京雁棲湖國際會展中心等,我們也參與制定了國家熱泵供暖政策,助推熱泵規模化應用。十三五期間,我國熱泵規模化應用預計達到650萬戶,到2030年預計熱泵規模化應用將達到20億平方米,將形成約400億元的經濟規模,估算PM2.5每立方米濃度下降1.9微克。”

 

 

 

規模化發展有障礙

隨著能源結構的調整,清潔取暖強勢推進以及居民消費能力的提升,城鎮地區和農村地區熱泵借勢快速發展,熱泵應用空間不斷擴大,熱泵供暖優勢也愈發明顯。未來,北方地區熱泵供暖將從補充方式發展為主導方式之一,但目前,熱泵的發展仍存在不少掣肘。

 

我國北方地區農宅建筑體量大、保溫性能差、供暖能耗高,導致應用熱泵的初始投資和運行成本高,制約了熱泵技術在北方地區的發展。據徐偉稱,根據24個省、109個縣、340個村、1209份農戶調查表的典型村鎮地區建筑用能方式顯示,農房單位面積耗熱量損失是城市的3倍,80%以上的房屋建筑無保溫,每戶供暖年耗煤量約1-3萬噸,60%的農戶年耗電量在500-1500千瓦時。

 

低溫是空氣源熱泵的“克星”。公開數據顯示,低溫導致制熱能效比下降24%,制熱量衰減55%。此外,空氣源熱泵在冬季運行時導致不除霜和誤除霜。結霜問題使機組制熱能效比下降35%以上,供熱能力下降30%-50%,排氣溫度過高,造成超壓保護;同時,“無霜除霜”頻發,測試結果表示,北京地區3200多次的除霜中約70%為無霜除霜。

 

地源熱泵也存在一些問題。由于地理管換熱系統性能不高,造成地源熱泵系統能效多,鉆孔數目多,初期投資難以估算,現階段施工過程中多采用原漿回填,回填材料的熱阻無法改造。

 

“該項目在國際上首次建立空氣源熱泵最佳除霜點理論和計算模型,研發了高效地埋管換熱器,并在國內首次建立了城市級熱泵供暖監測平臺,首次明確了不同氣候區空氣源熱泵的測試工況和性能要求。技術難題最終會被攻克,熱泵供暖規模化發展是大勢所趨。”徐偉說。

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來源 | 中國能源報

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