國(guó)家煤改電為何重用空氣源熱泵，而不是地源熱泵？
時(shí)間:2022-01-13
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? 同為清潔高效的可再生能源應(yīng)用，境遇如此不同。這中間，有何技術(shù)、政策、市場(chǎng)的根本原因呢？我們今天，就結(jié)合多位業(yè)界專家的觀點(diǎn)，來看看這個(gè)問題。
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兩大因素制約地源熱泵
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對(duì)這個(gè)問題，中國(guó)建筑科學(xué)研究院建筑環(huán)境與節(jié)能研究院院長(zhǎng)，徐偉在接受媒體采訪時(shí)表示：地源熱泵之所以顯示度不高，與“經(jīng)濟(jì)成本”和“時(shí)間成本”有很大的關(guān)聯(lián)。
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第一是時(shí)間成本。根據(jù)國(guó)家發(fā)展改革委的方案來計(jì)算，2017年-2021年這四年里，北方煤改清潔采暖示范城市實(shí)際只有三年時(shí)間來完成，每年都有每年的改造計(jì)劃，時(shí)間非常緊。而地源熱泵系統(tǒng)從最初的規(guī)劃，到系統(tǒng)設(shè)計(jì)、方案選擇、落地實(shí)施，中間還有安裝和調(diào)試，整個(gè)建設(shè)周期很長(zhǎng)。在短時(shí)間內(nèi)完成較多戶數(shù)、較大面積，會(huì)相對(duì)困難。但政府每年煤改清潔能源計(jì)劃中，短時(shí)間內(nèi)要完成多少數(shù)量，這是有時(shí)間要求的。
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第二是經(jīng)濟(jì)成本。在城市開發(fā)建設(shè)里，尤其近十年來房?jī)r(jià)普遍大漲后，地源熱泵系統(tǒng)的造價(jià)在整個(gè)房屋的開發(fā)成本中，占比已越來越小，因此并不是開發(fā)商和用戶不選用的主要原因。在寸土寸金的城市中，有沒有足夠的空間來鋪設(shè)安裝地埋管換熱器，已成為阻撓用戶使用地源熱泵的重要原因。但在農(nóng)村，恰恰是空間沒有問題，而造價(jià)是主要問題，老百姓對(duì)價(jià)格的敏感度非常高，因此對(duì)目前整個(gè)村、鎮(zhèn)這一級(jí)推廣和應(yīng)用來說，初投資成本過高，必然會(huì)制約地源熱泵的應(yīng)用和發(fā)展。
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據(jù)徐院長(zhǎng)介紹，理論來說，地源熱泵在各類供暖方式中，它的運(yùn)行成本是最經(jīng)濟(jì)的。但是如果將時(shí)間、空間、經(jīng)濟(jì)、運(yùn)營(yíng)等多種因素混合在一起，作為政府部門或者實(shí)施單位，只能選擇在約束的條件下去完成，造成現(xiàn)在地源熱泵推廣量占比較低。即使在擁有政策扶持和民眾接受度較高的首都北京，地源熱泵占比也不會(huì)超過5%，大概也就3%左右。
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河北燃?xì)鈪f(xié)會(huì)、河北省城鎮(zhèn)供熱協(xié)會(huì)的相關(guān)文件也顯示：除了地源熱泵局限性較多之外，其他熱泵形式，也都因?yàn)樽陨淼娜秉c(diǎn)難以在此輪改造中大面積推廣。污水源熱泵主要受污水量限制，供熱面積有限；水源熱泵需要打井并且進(jìn)行回灌，容易造成地下水污染和水資源管理失控；另外，水源熱泵和地源熱泵多年使用后，很容易發(fā)生地溫平衡被破壞的情況，效能遞減，目前已有許多熱源井報(bào)廢的案例。
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空氣源熱泵獲重用的原因
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而空氣源熱泵，由于其熱量來源于大氣環(huán)境中，所以不可避免的受氣溫變化影響較大，熱泵設(shè)備的選擇非常關(guān)鍵，必須充分考慮地區(qū)氣溫適用范圍，而且要注意輔熱熱源的選擇和配合，以起到保障低溫供熱和降低設(shè)備總投資的雙重目的。
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但是，空氣源熱泵卻依然在此輪改造中獲得大量應(yīng)用，爆火程度不僅遙遙領(lǐng)先其他熱泵形式，甚至蓋過了其他任何一種電熱應(yīng)用。不僅北京強(qiáng)制要求空氣源熱泵在“煤改清潔能源”中要占比超過85%，很多地方政府也把空氣源熱泵和熱泵熱風(fēng)機(jī)作為改造的首要選擇。那空氣源熱泵有何優(yōu)點(diǎn)呢？
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究其原因，還是因?yàn)榻陙砦覈?guó)在空氣源熱泵方向的技術(shù)進(jìn)步迅速，通過新的壓縮機(jī)技術(shù)、變頻技術(shù)和新的系統(tǒng)形式，很多品牌的機(jī)器都已經(jīng)能夠滿足﹣35℃以上的低溫環(huán)境穩(wěn)定供熱。在-20℃下，空氣源熱泵的COP已經(jīng)可以達(dá)到2，制熱量也可達(dá)到標(biāo)稱工況的70%以上。這就使得空氣源熱泵在絕大多數(shù)地區(qū)都可以作為高效的電﹣熱轉(zhuǎn)換方式，為建筑提供供暖熱量。中國(guó)的空氣源熱泵技術(shù)目前處于國(guó)際領(lǐng)先地位。
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另外還具有以下優(yōu)點(diǎn)：
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一是使用過程中環(huán)保無排放；
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二是使用時(shí)間、地點(diǎn)、規(guī)模不限，單間、單戶、整棟建筑均可使用，特別適合低溫采暖的庫(kù)房、車間，有寒假的學(xué)校等遠(yuǎn)離熱網(wǎng)和沒有其他熱源的區(qū)域；
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三是可調(diào)控性好，適于小區(qū)智能供熱管理；
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四是可靠性高，電氣設(shè)備和線路日常維護(hù)簡(jiǎn)便費(fèi)用低；
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五是計(jì)量準(zhǔn)確，特別有利于用戶行為節(jié)能，方便收費(fèi)管理。
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兩大領(lǐng)域空氣源熱泵大顯身手
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目前主要供熱方式包括集中供熱、分布式供熱和分散戶式供熱三種供熱方式。其中，分布式供熱和分散戶式供熱領(lǐng)域，空氣源熱泵大顯身手。
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分布式供熱最適合采用居住建筑、公共建筑、廠礦、學(xué)校等建筑采用清潔能源供熱。理論上分布式供熱最適合采用以熱泵、燃?xì)猓ㄓ停╁仩t、電鍋爐、地?zé)崮転闊嵩磳?duì)一個(gè)或幾個(gè)小區(qū)供熱，直接換熱成溫度和壓力較低的熱水，通過二次管網(wǎng)送到最終熱力用戶，溫度壓力低，熱損小，運(yùn)行安全隱患少，熱效率高。在實(shí)際應(yīng)用中，由于初投資費(fèi)用、建設(shè)周期、運(yùn)行費(fèi)用、能源保障等諸多因素，空氣源熱泵的在分布式供熱領(lǐng)域應(yīng)用較多。
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在管理上，采用小區(qū)管理模式，即一個(gè)或幾個(gè)相鄰的小區(qū)甚至單棟建筑，建設(shè)一個(gè)鍋爐房或換熱站，集中管理供熱，所以也成為小集中分布式供熱。只有二次熱力管網(wǎng)沒有一次熱力管網(wǎng)，供熱管理難度降低，可靠性和安全性提高。目前已經(jīng)禁止建設(shè)燃煤的小區(qū)鍋爐房。
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分散式戶式供熱最適合傳統(tǒng)分散居住的農(nóng)戶、偏遠(yuǎn)的學(xué)校、廠礦、倉(cāng)儲(chǔ)等建筑，用戶直接采用空氣源熱泵（水系統(tǒng)和熱風(fēng)機(jī)）、燃煤爐具、電暖氣、發(fā)熱電纜、碳纖維發(fā)熱材料等熱源供熱。一般不適合地?zé)崮?、污水源、水源和地源熱泵等，而且燃煤和燃?xì)庵迸艧o法做到清潔排放。分散戶式供熱的好處是：沒有熱力管網(wǎng)，沒有供熱管理問題，收費(fèi)按電表或氣表計(jì)量，最適合行為節(jié)能管理。
