空气源热泵 壁挂炉双源冷暖热三联供系统应用分析

虽然未来电采暖会是大趋势,但很长一段时间里,燃气供暖仍将占据主流位置。

从目前的行业形势发展来看,无论国内还是国外,空气源热泵都在快速增长,两联供的话题也愈演愈烈,但是总体而言其基数仍然较小,比之体量较大的燃气壁挂炉供暖市场,仍有待发展。是否我们可以考虑将两者之间形成关联共同发展?

这里便提出几种应用方案,谓之“热泵+壁挂炉双源冷暖热三联供系统”。

一、双源冷暖热三联供系统

双源三联供系统解决方案(外置水箱壁挂炉)

天氟地水-双源三联供系统解决方案(内置水箱壁挂炉)

天氟地水-双源三联供系统解决方案(外置水箱)

所谓双源三联供系统,即以热泵和燃气壁挂炉两种热源组合,或是其他多能源组合,以实现户式住宅制冷、供暖与供热功能的综合系统。

在当今中国,有人的地方绝对覆盖了电力能源,这是社会发展的进步和政府巨大的行政作为。天然气也在一、二、三线主要城市基本覆盖,未来电能与天然气将是应用最为广泛的能源形式,如果将这两种能源形式搭建起来实现高效供暖,达成所谓的三联供系统,将更具适用性与发展空间。

二、系统应用探讨

接下来围绕长江流域城市的能源条件及设备特性,从5个方面进行阐述——

1、从能源阶梯价格与数量分析

1)天然气

目前长江流域的一二三线城市都基本覆盖了城市天然气管网,这与国家西气东输、川气东输等战略方针有关,但各地天然气单价并不一样,供应数量也各有差异。

总体而言,华东、华中地区,诸如武汉、南京、上海、杭州居民天然气价格几乎处于阶梯三档价格高位;西部地区,诸如重庆、贵阳、成都价格相对更具优势,尤其是重庆地区,居民用天然气享有明显的能源价格优势和供应数量优势;成都居民供暖用气数量及价格处于中游水平;贵阳天然气价格明显更高(此为2020年上半年最新统计数据,之前价格更高),总体上和东部地区居民用气同处高位。

2)电能

电能方面,重庆居民用电同样享有明显的能源价格优势和供应数量优势;贵阳居民用电价格相比而言最低,电力资源优势明显;成都居民供暖或供冷用电数量限额最低,比较而言费用会更高;武汉、南京、上海、杭州居民供暖/供冷用电,费用相对较高。

因而总体看来,西南地区天然气采暖更具优势,该地区也一直是国内最大的燃气用具销售市场。

2、从燃料热值分析

以重庆为例,空气源热泵以电能+空气能转换成热能,综合能效比取2.6,燃气壁挂炉综合能效比取0.9(这里是取空气源的高效,壁挂炉的低效,数据仅供参考),最终得出三档燃料热值费效比(热泵:壁挂炉)=1.2:1。

即在重庆,同样的采暖效果,如果天然气采暖的花费为1元,对应的空气源热泵采暖将花费1.2元。若是选用综合能效比更高的冷凝炉,差距将更大。

再以杭州为例,做相同的对比,得出结论为1:1.6,即在杭州地区,空气源热泵采暖更具优势。但这仍旧建立在取空气源热泵的高效,壁挂炉低效的基础上,且在环境温度更低的杭州,空气源热泵的综合能效比实际应用会更低,最终结论1:1.3更为合理。

3、从设备能源特性分析

空气源热泵是以电能+空气能转换为热能,属清洁能源,几乎没有能源条件限制,在满足使用环境的条件下,空气源热泵效率非常高,但其能效比受环境温度影响较大,运行噪音大,设备造价比较高。当然,目前不少空气源热泵厂家已在这些方面作出改进,最终达到了极佳的运行效果,但其相对壁挂炉而言,系统设计、安装技术要求更高。

燃气壁挂炉是通过燃气燃烧转换为热能,燃烧稳定,不受环境温度影响,属清洁能源。伴随着城镇天然气管网覆盖不断完善,应用会更广泛。其能效不受环境温度影响,可满足供暖与生活热水,运行噪音低、设备造价低、维护成本低,适合做多能源互补。

小结:空气源热泵与燃气壁挂炉工况特性互补,两者不是对立关系,也不是相互取代的关系,而是很好的互为辅助关系。

4、从合理搭配能源分析

双源三联供系统运行逻辑:热泵制冷、供暖为主,壁挂炉供暖为辅、供应全季节生活热水;夏季热泵制冷、壁挂炉供生活热水,冬季壁挂炉辅助热泵供暖。

以重庆为例,其属于低温高湿地区,要提升热泵的综合能效比就要减少化霜频率。我们按照如下形式设置运行逻辑:环境温度高于7℃时运行热泵;环境温度低于7℃时运行壁挂炉;采暖季负荷高时可以采用双源同时启动,升温更快。

双源三联供系统运行优势:①充分发挥热泵高温环境时效率高,壁挂炉低温环境稳定运行的优势;②合理分配能源消耗形式,避免三档阶梯高价,降低使用费用;③夜间环境温度低时运行壁挂炉,既能避免热泵运行效率低,又能避免热泵噪音带来的邻居投诉;④双源一体化解决方案,并不会重复投资,增加预算;⑤双源系统可以实现系统优化,提高系统综合能效比,节能、省钱。

小结:合理利用能源形式是节省费用的有效措施。

5、从系统应用技术分析

首先,需要了解不同热源的工况特性,才能充分发挥其效能:

其次,了解末端特性,水力系统需要专业的设计与优化:

最后,了解系统特性才能正确解读“水机更节能”的特性。

总结:每种系统都有其适用特性,掌握其特性才可能做好和获益,否则只会适得其反。

转自龙飞天传媒

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