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董宏伟:空气源热泵+物联网大放异彩

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发表于 2018-9-2 12:53:29 |显示全部楼层
  原标题:董宏伟:空气源热泵+物联网大放异彩近日,我国北方地区2017年取暖季逐步结束,在国家大力推行可持续发展和清洁供暖的大背景下,煤改电、煤改气工程正逐步深入(清洁采暖改造的进程中,各地政府一直强调
  近日,我国北方地区2017年取暖季逐步结束,在国家大力推行可持续发展和清洁供暖的大背景下,煤改电、煤改气工程正逐步深入(清洁采暖改造的进程中,各地政府一直强调宜气则气、宜电则电的原则,引导煤改电与煤改气并驾齐驱),其中采用基于清洁取暖的空气源热泵+物联网进行供暖正逐步大放异彩。
  根据行业统计,我国维持室内冷热环境的耗能占建筑总耗能的70%左右,而热泵+蓄能+物联网技术是最有前景的高效供能方案。热泵技术是近年来在全世界倍受关注的新能源技术,简而言之,热泵是一种能从自然界的空气、水或土壤中获取低位热能(空气源热泵、水源热泵、地热源热泵、污水源热泵等),经过电能做功,提供可被人们所用的高位热能的装置;蓄能方案主要是利用峰谷电价进行冷热交换,用电能来储备相应的冷热源,实现节能减排;能源物联网是一种基于环境和设备感知、工况智能预知的智能节电控制系统与模型,关键技术包括传感网技术、通用节电模型库技术、智能人机交互配置技术、节电控制网关技术。
  清洁可再生能源的环保性和节能性也越来越受到社会重视,应用案例越来越多,供暖市场份额也越来越大。应用比较广泛和成熟的技术主要有以下创新技术:第一、 水、地源热泵技术(地下水/污水/海水/地表水/地埋管);第二、能源塔技术;第三、高温压缩式和双效吸收式热泵余热回收技术;第四、深层地热技术;第五、提取工业烟道废热的热回收技术;第六、无烟环保锅炉供热技术;第七、燃气热泵应用技术;第八、冷热电三联供技术。
  2017年涌现出来的大量供暖项目均以物联网技术为基础,有效融合空气源热泵和蓄能技术,形成完美的节能取暖的技术组合新模式,特别是高温空气源热泵技术与蓄热系统的结合。简而言之,大型的空气源热泵节能效果好、运行费用低,而且机组运行基本上不受季节交替、气候变化、气温升降等影响,能达到非常稳定的制热供暖效果,可谓空气源热泵与蓄能系统结合,既可以发挥空气源热泵独有的节能效果好的优势,又能充分利用峰谷电政策、弥补用电不均衡,及时储存和释放热量,进一步提高能源利用效率、降低整个取暖系统的运行费用;加上物联网技术的支持,可以充分有效利用地理信息技术、数据采集及通讯技术、传感器及交互技术、大数据及云平台技术,建立能源供给管控大平台,结合数据库信息,以数据驱动,优化运行模式,按需供暖和供冷,对不同用户进行主动服务和精准服务;同时接受用能用户的定制化服务,提供宜居和节能的供暖整体解决方案。
  空气源热泵取暖系统主要是由一个室内机+一个室外机组成,利用电力作为驱动力做功,从室外空气中获取低位热量,把低位热量提至适合采暖的高位热量(如55度以上的热水,以热水配合空气能地暖机、风机盘管、暖气片等采暖末端实现供暖),再释放到室内达到取暖效果。经过测算,通过如此的做功过程,基本上消耗1度电就可产生3度甚至更多的热量,热转换效率高于直接电热的方式。空气源热泵取暖系统可以为北方地区专门采用超低温喷气增焓压缩机、热力膨胀阀门、亲水性翅片蒸发器等,可以在零下20℃的环境下高效制热,整个热泵系统可以由电子芯片控制,自动实现补水、加热、供热等过程,而且水电分离,比煤炭燃烧更安全、更经济、更节能。
  具体在工程实施方面,过程中的技术难点主要有两个:第一,当室外温度过低之后,系统有效产热不足,影响供暖效果;第二,冬天,在室外的机器部分容易结霜。经过这些年的实际运行和技术攻关,以上两个在实际运行过程中的突出问题基本得到了很好的解决。如在温差大的时候,可以通过双转子压缩机等技术,实现供暖机组在零下20℃还可以正常运行工作,并且能效还很好,COP可以到2.以上;另外室外机结霜的问题,主要是南方区域,如江浙一带,在北方地区冬季干燥,结霜不是主要的问题,而且可以通过有效的化霜措施来解决结霜现象。针对广大农村地区的冬季清洁取暖问题,暖通行业专家江亿院士认为,在热泵技术中,最适合农村采暖的是空气源热泵热风机,其在保证舒适性的同时,可实现“快启快停”。因农村人口居住相对分散、房屋密度低,且按照农村居住习惯,不少家庭的室内房间不一定都有人长期居住,如果使用空气源热泵热风机,就实现哪间房有人需要的时候就开哪间的供暖设备,无人时则关闭供暖设备,避免浪费电力,给家庭造成额外的用电成本;同时,空气源热泵热风机还可按照“需求侧响应”的方式,承担起电网的调峰任务。电力部门通过互联网技术统一调度,当电力负荷处于峰值期间,分片停止一部分热风机来减少用电负荷。由于建筑的热惯性,连续停止3个小时,室内最多下降2摄氏度,人体感觉不明显,不会对供热效果造成太大影响;当电力负荷处于低谷时,又可分片运行一部分热风机来增加电力负载,同样连续运行3小时,室内最多升高2摄氏度,也不会对人体的舒适性影响太大。这样一来,空气源热泵就成了一个个微型的“虚拟电厂”,在实现农村清洁供暖的同时,为破解电力系统调峰难题找到一条新途径。如果在政策层面加以支持,农村居民还能从电力削峰填谷中获得电费回报,间接减轻清洁取暖可能带来的经济成本。
  空气源热泵+物联网技术在今后的清洁供暖市场潜力巨大,主要是因为:第一,供暖行业急需转型升级,可以利用各种智能化、信息化应用帮助供热行业实现生产方式、经营模式及运营方式的转变;第二,供暖行业基础设施急需完善,可以利用物联网技术支撑供热行业,让感知终端在业内能够广泛应用;第三,尽快实现供暖智能化管理,需要启动“智慧供暖”建设,利用新技术、新理念、新思路来提升行业的智能化管理水平;第四,可以有效改善居民的供热供冷环境,通过智能化、信息化的管理供热需求,实现分时分温分区供热,合理用热;第五,从应用场景来讲,空气源热泵可以供暖、也可以制冷、可以供热水,还可以用在诸如农产品、中药材、纸品、酒店用品、海鲜、肉类等烘干工作中,应用在温室大棚加温、养猪场供暖等不同场合,还可以获得相应的政府补贴。
  在已经到来的2018年,空气源热泵+物联网将越来越受大家关注,因为拥有以下优势:物联网更加成熟、国家的节能补贴跟进、系统耗费的电能低(仅仅作为启动电能)、采暖系统可以实现零排放,所以可以预期2018年采暖季中,在各地的清洁能源改造工程中,空气源热泵仍将发挥重要作用。
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