多能互补核心技术的国内外现状与存在的问题.docx
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多能互补核心技术的国内外现状与存在的问题
多能互补现状与存在问题
近年来,随着经济生活水平提高,消费者对供热和制冷规定越来越高,然而供热和制冷费用却居高不下,供热和制冷对环境产生污染问题也日趋严重。
为了更好解决供热和制冷过程中环境问题,满足节能减排需求,一种新用能方式——多能互补渐成趋势。
太阳能作为清洁可再生能源能源,在供热和制冷过程中能更好满足节能减排需求,但也存在其缺陷:
太阳能受地区、天气等影响较大,不能较好地满足用能需求。
因而,要更好满足消费者24小时用热需求,太阳能与其她能源互补使用已成为一种必然趋势。
特别是随着太阳能应用领域扩大,太阳能与其她能源互补更是必不可少。
一、国外多能互补发展与应用现状
欧州可再生能源行动筹划规定,到,欧盟27国最后能源消费47%将用于供热和制冷,其中42%是用于住宅领域,这重要是由于多数国家和地区地处温带和寒带气候区,对卫生热水和采暖需求较大,热水和采暖能耗占住宅所有能耗2/3左右。
此外,欧洲可再生能源行动筹划也规定,到,21%供热和制冷需求将由可再生加热和冷却技术实现,生物质能、热泵(所有)、地热能(所有)、太阳能热运用将各占81%、2%、2%、6%份额。
但是到当前为止,可再生能源供热和制冷技术只占欧洲供热和制冷消耗12%,欧洲要实现其目的,尚有很长路要走。
太阳能与其她能源互补应用是欧洲供热和制冷有效方式之一。
在欧洲,太阳能与其她能源结合使用较多是生物质能。
丹麦在大型太阳能与生物质联合应用方面获得了丰富经验,丹麦在1988年到期间建成所有太阳能供热厂都是同生物质能联合兴建,这种能源运用方式受到了丹麦政府大力支持,最佳证明就是所有太阳能与生物质能联合兴建供热工厂都可以从政府得到补贴。
丹麦1998年开始运营4900平方米RiskPing项目和开始运营3575平方米Rise项目(见图1)都是太阳能与燃木屑锅炉结合使用项目。
此外,瑞典在太阳能与生物质能结合方面经验也较丰富,这从其1989年开始运营5500平方米Falkcnberg项目和开始运营10000平方米Kunglv项目可以看出,这两个项目都是太阳能与燃木屑锅炉联合供热。
图1丹麦Rise太阳能+生物质能区域供热项目
太阳能与燃气互补系统是欧洲采暖比较普遍方式之一。
这重要是由于欧洲有长期使用燃气习惯,并且太阳能与热泵系统受天气影响较大。
德国1996年开始运营4300平方米FricdriehShafen项目是其中比较典型项目,项目由太阳能与燃气锅炉联合供热。
此外,太阳能与热泵相结合系统也是欧洲采暖方式之一,但应用并不普遍。
由于在室外环境温度较低时,采用氟碳类制冷剂空气源热泵机组制热性能衰减状况明显,因而家用热泵系统当前重要在法国、德国和意大利安装应用,其她国家和地区安装数量较少。
而安装家用热泵系统,80%左右热泵用于采暖或游泳池加热,用于制取卫生热水机组约为20%。
与欧洲状况相似,美国、日本等由于国家成套供应住宅用热能系统(热水和供暖)越来越多,浮现了住宅能源系统集成化应用和部品化趋势。
多能源组合系统基本构造方案大体可分为两类。
一种是系统联接外置型,管道外露安装,布局比较松散,现场解决比较灵活,这种方案普通在设备间内使用,如地下室等;另一种是系统集中联接型,几乎所有系统联接某些都安装在一种箱体内,涉及循环泵、阀件等,包括控制系统和蓄热水箱,布局紧凑,外形美观,现场施工量少,是当前欧洲市场主流产品。
其中,嵌入式产品可以整体嵌入墙内,不占室内面积,在面积较小住宅中应用优势明显。
多能源组合系统具备了供应住宅内所有热能需求功能。
与各种末端协调运营是各公司重点解决技术问题。
在欧洲,生产家用暖通设备大公司基本都已开发出具备各自技术特色住宅能源整体解决方案。
德国菲斯曼(Viessmann)公司生产Vitocal200-S分体式空气源热泵按照系统集成规定设计,不但具备常规空气源热泵功能,还具备与其她热源装置(如太阳能集热器和燃气锅炉等)联动物理接口和逻辑接口。
该产品不但可以应对热源装置联动导致运营参数变化,更重要是具备完善保护办法,可以隔离其她热源装置运营状态异常时产生不良影响。
美国可持续设计和产品管理公司(SDPM)制造气候和谐系统在众多多能源集成系统中也具备一定代表性。
这是一种模块化多能源集成住宅热水系统,具备灵活满足不同需求快装式模块。
其中,以燃气采暖锅炉为核心热源模块可以依照顾客需求,具备各种功能,配备原则接口可以以便地与空气源热泵、太阳能集热器连接。
二、国内多能互补发展与应用现状
由于国内太阳能热水器最开始是在农村使用,市场也重要是在农村,重要用途是用于供热水。
与太阳能热水系统互补使用其她能源重要是电能。
但是,近几年来,随着太阳能热运用技术进步,太阳能供热系统开始走进都市,并且随着太阳能应用领域工农业扩展以及南方采暖需求日益加强,单独使用太阳能已不能满足用热需求,太阳能与热泵、燃气、电、生物质能等能源互补使用也日益普遍。
某些大太阳能热运用行业除在太阳能热运用产品方面保持稳定投入外,在空气源热泵、燃气锅炉等辅助系统方面也投入了较大精力,如太阳雨、桑乐、四季沐歌、清华阳光等都专门成立空气源热泵研究部门,并有空气源热泵产品生产;桑普生产燃气锅炉产品不但能单独使用,还能与太阳能热水系统联合起来使用,而皇明、力诺瑞特、华扬、万和则均有专门多能互补系统生产或者多能互补解决方案。
某些配套公司,也均有多能互补有关产品生产,如迈能高科多能源集成搪瓷储热水箱、创意博、杰奥生产控制系统,都合用于多能互补,而无锡新能源科技有限公司太阳能循环泵站则为多能互补产品生产提供了设计思路。
1.国内公司多能互补系统及解决方案
皇明:
3G多能源融合采暖解决方案
皇明作为太阳能热运用行业领军公司,实行了不少太阳能与其她能源相结合工程案例,其毛主席纪念堂工程是迄今为止国内最大U型管太阳能热水项目。
该项目由U型管太阳能集热器、管路系统、换热系统、水箱系统、水解决系统、远程控制系统、变频给水系统、防过热系统和电锅炉辅助加热系统构成。
该太阳能热水工程每天生产热水15吨,采用了3个水箱,并依次进行加热,阳光局限性时,只需加热5吨水箱水就可满足用水需求,从而大大节约了电能。
此外,皇明还实行了某些太阳能与沼气相结合工程项目。
在多能互补方案方面,皇明推出了3G多能源融合采暖解决方案,该方案由太阳能分体系统、燃气热水器、室内机、影屏等构成。
承压式太阳能采暖系统重要采用承压集热器及承压水箱构成太阳能集热系统,太阳能集热系统集存太阳能热量,然后将热量传递到采暖末端进行采暖,太阳能局限性时使用辅助能源配合进行采暖。
该系统可提供35℃~95℃热能,且整个系统都是由控制系统智能控制。
力诺瑞特:
太阳能热泵·空气能热泵·一机多能能源中心
为理解决南方特别是长江流域七省二市冬季采暖问题,近日,力诺瑞特与上海交通大学在上海联合发布了一款“太阳能热泵·空气能热泵·一机多能能源中心”产品。
由于采用了双核换热和Smart智能微感换热技术,“一机多能能源中心”不但可一年四季提供45℃以上生活热水、在夏季满足空调制冷需求,还可以在零下5℃以上气候条件下,高效制取35℃热水,实现室内18℃至22℃采暖。
双核换热技术是使用两套换热装置,在冷热水换热上可以依照需求交替,一机多能具备5种工作模式,提供24小时不间断热源,满足了对室内冬季采暖、夏季空调制冷、一年四季可给生活热水水箱加热等各种状况下稳定换热。
而Smart智能微感换热技术,则是采用立体式换热末端,将积极换热与被动对流换热相结合,通过恰当增大换热面积实现了小温差、低流量、低噪音下稳定散热,同步最大限度运用热源,告别“强吹风”式采暖弊端,换热均匀,使得空气清新不干燥,大大增长了住宅舒服性。
据悉,这种热泵能源中心与燃气类产品相比,节能率在20%以上,一家一户一套6匹机系统就可以保证节能、舒服需求。
华扬:
“A·S地暖”系统
为应对新市场供暖需求,华扬推出了新型三联一体节能解决方案——“A.S地暖”系统,核心在于其合理采用空气能、太阳能辅助系统运营,一体实现供暖、制冷、热水三大需求,同步大大减少了能耗成本。
“A·S地暖”系统以“夏天中央空调制冷、冬天低温均衡供暖、四季全天候中央生活热水”为功能诉求,集“安全、节能、高效、智能”为一体,采用空气能、太阳能有机融合技术,系统以太阳能热运用优先为用能原则,保证最大限度运用免费绿色能源。
同步,“A·S地暖”系统具备中央空调制冷特点,夏天采暖模块关闭,制冷模块启动。
空调末端有明暗装悬吊式、壁挂式、立柜式、落地式等各种可选产品,满足各种建筑空间需要,可实现分室控温功能。
24小时全天候热水供应,且多点覆盖,亦解决了家庭环境内热水需求,既经济环保又节约运营费用。
万和:
多能互补太阳能热泵供热系统
万和是国内太阳能热运用行业在多能互补做得较好公司。
万和将太阳能热水单元、热泵热水单元与燃气热水单元组合供热水系统集成化,开发出多能互补太阳能热泵供热系统,如:
燃气+太阳能、燃气+热泵、太阳能+热泵、太阳能+热泵+燃气等新能源集中供热系统。
万和通过研究多能源互补技术、能源梯级运用技术、低温高效供热技术,运用中央智能控制系统,实现太阳能热水单元、热泵热水单元和燃气辅助加热装置协同优化控制。
万和太阳能热泵供热系统可单独启动这三种单元,或将其中两种单元、三种单元同步启动,优先运用太阳能、环境热源,以燃气为补充能源,实现节能、环保、健康、可持续供应热水,解决了单一能源产品在家庭热水供应中使用局限,实现各种能源产品优势互补,最大限度地减少老式能源消耗,满足高品质生活热水需求。
同步,系统可全面满足消费者任何时间,任何地区更节能沐浴和供热需求。
顾客可依照户型特点及家庭人口数量、地区、气候特点等因素,选取相应产品组合,可以最大限度地运用太阳能、空气能等清洁能源。
图2为万和太阳能+空气源热泵一体机(燃气辅助加热)系列产品。
图2万和太阳能+空气源热泵一体机(燃气辅助加热)系列产品
天普:
太阳能制冷采暖热水蓄能综合解决方案
为了能更好地应用太阳能,实现太阳能全年高效应用并减少综合运营成本,天普集团开发了太阳能制冷采暖热水蓄能综合解决方案。
该方案让顾客夏季使用太阳能制冷,冬季使用太阳能采暖,四季使用太阳能热水洗浴,多余热量储存起来以供阴雨天气及冬季采暖使用,这样综合解决方案为客户解决了太阳能与顾客使用不匹配矛盾,是解决顾客综合需求优化方案。
使用该方案采暖,室内温度可达18~25℃,制冷温度可为16~18℃,热水温度可达45~80℃。
并且整个系统集成设计,搭配辅助能源,通过专业软件分析,设计人性化,同步整个系统智能化控制,全数据显示,分户计量,信息精确,有助于整个系统高效运营。
其她:
空气源热泵+太阳能热运用系统+低温热水地面辐射供暖系统
空气源热泵+太阳能热运用系统+低温热水地面辐射供暖系统是由北京市建设工程物资协会建筑采暖分会组织大专院校、科研设计单位、公司等11家单位共同承担,历时2年完毕,是住建部科技筹划项目。
这种新型组合系统中低温热水地面辐射供暖,与散热器必要输入高温热水状况不同。
如果末端采用预制沟槽薄型水地暖系统,输送热水温度只需35℃即可。
整个系统将空气源热泵锁定在最佳工作状态,即提供50℃如下热水,与高效地暖装置组合,从而优化组合成新建筑采暖系统,即低温空气源热泵与高效地暖组合式建筑采暖系统。
如今,该系统已在北京、河北秦皇岛、山东青岛、上海、重庆和长沙等地住宅、小型公共建筑项目中进行了重点测试。
通过对住宅建筑不同供热方式模仿计算及测试成果显示,不同供热方式一次能源消耗量排序如下:
燃煤热电联产供热方式<低温空气源热泵供热方式<燃气壁挂炉<大型燃煤锅炉供热方式<区域燃煤锅炉供热方式<直接电采暖供热方式。
结合在华北地区北部课题示范项目测试成果,项目组研究得出,凡达到50%节能设计原则建筑,冬季采暖+生活热水使用空气源热泵+太阳能运营费用为每平方米14元~16元,使用空气源热泵为每平方米18元~20元。
2.多能互补集成配套产品
随着多能互补趋势不断加强,某些集成配套产品也逐渐出当前市场上,当前,有些集成配套产品可以直接应用于多能互补方案中,但有些集成配套产品只能为多能互补集成产品研发提供设计思路。
迈能高科:
多能源集成搪瓷储热水箱
迈能高科作为搪瓷内胆水箱生产公司,同步也是“趋势设定者”,早早就抓住了多能互补发展趋势,研制出了GMO多能源集成搪瓷储热水箱系列产品。
GMO多能源搪瓷储热水箱将太阳能、空气能、天然气、电等各种能源方式组合使用,拥有太阳能、燃气互补即热系统,空气能、燃气互补即热系统,太阳能、空气能、燃气多能源互补即热系统等几大多能源互补集成系统。
威逊:
太阳能泵站
无锡威逊新能源科技有限公司(如下简称“威逊”)针对阳台壁挂太阳能热水器使用过程中循环效果不抱负状况研发了太阳能泵站。
该泵站重要用于太阳能一次集热循环系统,有助于实现太阳能储热水箱温度控制。
循环泵站集各种功能原件为一体,同步起到安全、注/泄循环介质,温度/压力检测作用,循环管道含供水连接管道和回水连接管道两路。
当前。
威逊生产太阳能泵站重要供应太阳雨、桑普、五星、伯恩、华昇隆等。
虽然,当前威逊太阳能泵站不适当多能互补应用,但这为国内多能互补应用在配套产品设计方面提供了思路。
创意博、杰奥:
控制系统
多能互补作为将来能源发展趋势,对整个方案精准控制必不可少。
随着太阳能热运用行业发展,太阳能控制系统技术也日渐进步,当前不少太阳能热水工程项目中都应用了太阳能热水工程控制系统。
在太阳能热运用行业比较杰出控制系统生产者有创意博和杰奥。
创意博立志于做“太阳能工程控制器领航者”,当前生产太阳能控制系统,并提供系统集成技术综合解决方案,并进行数据中心远程监管与在线维护。
而杰奥则生产除了基于Wi-Fi物联网远程监控系统,可以对整个系统进行远程监控。
三、国内多能互补当前存在问题
国内多能互补当前处在起步阶段,在发展过程中重要存在如下问题:
1.在结识上存在误区。
有太阳能热运用工程设计人员指出,所谓互补和节能,不是一定要保证太阳能达到多少比率,而是整个系统合理性设计,能源充分运用。
而咱们国家诸多系统都规定太阳能贡献率达到70%以上才算节能,这是不科学。
欧洲某些太阳能与其她能源互补项目,诸多项目太阳能保证率都没有达到70%,如前文提到德国Friedrichshafen项目太阳能保证率只有47%。
2.能源搭配不合理。
如太阳能与空气源热泵互补系统,普通状况下,都是太阳能作为重要热源,空气源热泵作为辅助热源,但是在某些大工程项目中,诸多设计人员运用招标方不懂太阳能热运用这一点,在安装中变成了以空气源热泵作为重要热源,太阳能做为辅助能源。
虽然顾客最后能用到热水,但是在经济效益和节能效益方面大打折扣。
虽然市场上空气源热泵系统价格比太阳能热水系统价格要昂贵某些,但是在实际工程项目中,工程量越大,空气源热泵系统越便宜,因而,诸多安装方就大量安装空气源热泵系统。
但是顾客在使用过程中费用比本来设计费用要高诸多。
3.系统使用效率不高。
如太阳能与电辅助加热系统,诸多太阳能与电辅助加热系统太阳能使用效率都不高,更多是用电进行辅助加热。
而太阳能与热泵、燃气、生物质能等相结合使用系统也存在相似问题。
随着供热和制冷需求进一步扩大,多能互补成为将来用能趋势之一。
国内当前发展太阳能与其她能源互补使用虽然存在一定问题,但是咱们相信,只要咱们牢牢把握好这一趋势,并为之不断努力,将来太阳能与其她能源互补必将发展更好,进一步为国内节能减排做出贡献。
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