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郭春雨:《壁挂炉+热泵双源冷暖热三联供系统市场应用及案例分享》
壁挂炉网      2021-07-27 11:13     来源:中国壁挂炉网     浏览量:3722

6月21日,“中广欧特斯杯”中国健康舒适系统产业峰会暨《户式空气源热泵冷暖两联供工程技术导则》解读及行业推广论坛隆重召开,本次大会吸引了全国地区500余产、供、销行业朋友的到来,行业精英共聚一堂,探索行业新技术、畅聊行业新局势,现场气氛甚是火爆。现将部分精彩演讲内容提炼整理,以罄未能到场的行业朋友。

演讲嘉宾:世界技能大赛『管道与供暖项目』中国国家集训队专家,重庆温馨时代暖通设备有限公司总工程师郭春雨

演讲主题:《壁挂炉+热泵双源冷暖热三联供系统市场应用及案例分享》

世界技能大赛『管道与供暖项目』中国国家集训队专家,重庆温馨时代暖通设备有限公司总工程师郭春雨

两联供的起源来自于水机,约有100多年的历史。现在两联供火起来可能意味着水机的再次复兴,热暖处于激活状态,尤其是热暖低温热水对于热源的要求条件较友好,使得一些低温热源得到了较好的应用。一些所谓的“天水”、“地水”的两联供图形,在此应用当中,都增加了壁挂炉作为系统的热源组合,所以称之为双源两联供系统。尤其是在川渝地区,天然气极具优势,在八十年代就达到了城市天然气全覆盖,现川渝地区天然气已经覆盖乡村,重庆几乎所有农村都接通了天然气。

在空气源热泵的应用领域,空调是绝对的刚需。目前在成都新建住宅当中,地暖的普及率在任意一栋新建楼房都超过50%。贵阳属于采暖区,重庆现在整个市场总量与成都和贵阳比还略显不足,但就新建住宅当中地暖的普及率来看也是非常高的。因此,两联供的使用乃至结合热水三联供的应用或成为消费者的绝对刚需。

常见的应用当中都配备壁挂炉及水箱,有壁挂炉就直供热水,或者加水箱做成中央水箱的场景。所谓的三联供,概述一下即以热泵和燃气壁挂炉两种热源组合的多能源形式,实现制冷供暖的三联供形式。

通过对长江流域的能源价格进行整理分析得出结论,长江流域是指以成都、重庆,一直到武汉、南京、上海,北纬30度线所在区域,在国家供暖分区上称为夏热冬冷地区,即夏天有制冷需求,冬天有供暖需求。在此区域进行能源汇总,发现各个地方的能源价格完全不同,能源供应的阶梯数量也不一样。

从能源阶梯价格、能源阶梯供应数量、燃料热值分析、设备能源特性、合理搭配能源以及系统应用技术分析六个维度来探讨双源三联供的应用。

首先来看一下天然气价格,图中显示各个地区的天然气价格不同,尤其是重庆的天然气价格很低。今年重庆的天然气价格是1.28元,三档价格是2.5元,成都的三档价格是2.84元,比重庆大约高10%。

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从供应数量层面看,重庆一、二档供应数量是2400立方,成都的供应数量是1800立方。也就意味着市场认为川渝地区天然气资源有其优势,但重庆比成都更便宜,供应数量更多。并且的阶梯价格都是以户式单元来计量的,不管住房面积是60平方还是600平方,都是这个价格和数量。如果是其他地区价格还是相对较高的。华东地区没有一二档供应数量的说法。华东地区燃气的是三档价格,且价格超过3.5元—4.65元区间,也就是说杭州是华东地区天然气价格最高的。从这个角度看,即使杭州是中国的发达地区,是我国人均收入最高的地区,但依然可能是用不起天然气的。

重庆居民天然气享有明显的价格优势和供应数量优势,而贵阳的天然气价格偏高,其天然气来自于缅气和渝气,且贵阳的天然气在今年降了20%,这是咱们国家民用天然气唯一一次降价。因为贵阳的天然气是来自于重庆和川东地区的液化天然气,随着缅气进来之后,贵阳气价反而便宜了。

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从电这个能源形式看,全国各地价格一、二档差别不大,从一、二档的供应数量分析:重庆4800度,目前是全国最高,享受一、二档低廉的价格;成都没有一、二档价格可用,只有280亿度电,也就意味着成都人只能用三档价,与此相同的城市还有南京,成都的电价属于居中水平,华东地区出于高位,其他城市电价都是差不多的水平。众所周知,重庆用天然气价格低廉,其实重庆的电也很便宜,且供应数量相对较丰厚。如贵阳就有明显的电力资源优势,贵阳是西南地区的电力输出大省,这就是国家大多耗电类项目工程都在贵阳选址建设的原因。国家大数据中心,无论是阿里云还是腾讯、苹果、微软等等都建在贵阳,贵阳电价便宜且气温低,大数据中心需要巨大的散热,就注定了这些项目不能选在高温地区,因此贵阳的电价是有优势的。

看到重庆气价便宜、电价便宜,节能行业是不是很开心?其实也不尽然,相反的,由于能源价格太便宜,消费者反而不在乎节能。对于节能系统行业来讲,实际上能源价格高并不是坏事。新疆有大量的风电,电价最低降到了0.12元,受此影响,新疆地区并不注重能耗问题,热泵节能失去意义,而是大大采用发热电缆。所以基于此种情况,能源价格越高,对节能技术领域是越有优势的。

热泵、壁挂炉能源条件及设备适用特性分析

做能源热值比价来分析,在重庆供暖用空气能热泵1元,用天然气1.2元,空气能热泵其实跟燃气差不多,接近相等,空气能热泵略高,重庆市的天然气资源非常有优势。此对比按照热泵综合能效比2.6,燃气壁挂炉供暖0.9来计算的,结论是热泵的综合能效比无法达到2.6。热泵综合能效比是指系统能效比,而不是主机在实验室里的能效比。

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其实不管做一次系统还是二次系统,需要考虑代理的品牌厂家内置的水泵规格。有些主机厂不允许改造他的系统,否则不质保。假设配置高水泵,分析是否做一次系统,充分发挥水泵效能。如果配置了低水泵,那就要做二次系统,如何优化系统,这也是今后专题讨论的问题。各个厂家也有配内置泵的,也有不配泵的,不配泵的情况交给行业人的空间非常大。

用杭州对比来看:在杭州如果用空气能热泵花1元,用天然气就要花1.6元,因此在杭州用空气能热泵有明显的优势。所以无论是热泵节能,还是燃气壁挂炉节能,一定要设置先决条件。这个先决条件取决于当地的能源条件,且此观点只探讨了能源价格的热值对比,还未考虑气候条件的因素。重庆的冬季绝对气温很少出现低于3度的情况,而杭州的冬季气温可达零下5度以下。

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从设备特性来分析:空气能设备的特性是电能+空气能转化为热能,属于清洁能源,几乎没有能源条件限制。从建国到现在,我国西南部,尤其成都、重庆人民已经过上了可以与发达国家比肩的生活。在中国只要有人的地方,哪怕再偏远,再穷困,只要山上还有两个老人家不下山,政府都会把电牵过去,所以我国基本实现了电力全覆盖,并且不缺电。早些年还偶尔停电,现在基本上不停电。热泵在满足环境条件下能效比比较高,这也是要待定的概念。不能反复强调热泵的能效高,热泵是在满足工况特性有利的条件下才能实现效高,否则能效极低。能效比受环境因素影响较大,能够满足制冷和制热要求,这就是热泵强大之处。

早期用热泵运行基本上跟拖拉机一样,噪音很大。现在几乎所有的厂家对热泵噪音控制都做得非常好,已经到了完全可以接受的程度。

燃气壁挂炉是化学能转化为热能,也属于清洁能源。清洁能源的界定概念在近些年做了调整,最早在限制排放的时候,主要限制氮氧化物。因为那时主要考虑影响空气当中PM2.5的因素,但是近年开始,国家主要限制碳排放。我国3060碳达峰、碳中和政策指的就是限制碳的排放。现在的低碳概念,化石能源肯定要排除,但并不意味着电就是绝对的清洁能源。中国到现在为止煤热的电能占80%,而煤热的效率只有30%。烧煤大量排碳及各种污染物。因此关于碳排放的计算,每一个厂家都应该去了解一下。

早年西南地区覆盖天然气情况:川渝地区覆盖得较广,贵州比较差,云南、西藏更不乐观。现在天然气已覆盖全贵州的县级地域,天然气管网的覆盖还在建设,且国家仍在大力完善西气东输。试想如果天然气能源匮乏,国家还会做大量的管网设置吗?中国与美国签定了2万亿美元的天然气进口贸单,也就是说美国人的天然气也等着在中国登陆,所以中国暂时不缺天然气。

燃气的优势就是能效不受环境温度的影响,可以满足供暖生活热水,运行噪音非常低,设备造价低,维护成本低,适合做多能源的互补。热泵与燃气壁挂炉工况特性互补。热泵和壁挂炉不是彼此取代、彼此淘汰的关系,它们两个是天生的好搭档。下图是正在调试的热泵和空气能热泵一体系统,有烟囱的是燃气壁挂炉,没有烟囱的是热泵。这个系统正在调试,可以看到显示屏上机器的运行状态、蒸发温度、冷凝温度、变频压缩机、变频风机,变频水泵的整个状态。

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如何搭建热泵+壁挂炉系统场景?首先双源三联供的逻辑即以热泵为主,燃气壁挂炉供暖为辅。夏季燃气壁挂炉供应全天生活热水,热泵制冷,冬季燃气壁挂炉辅助热泵供暖。以重庆为例,环境温度高于7度的时候,运行热泵,环境温度低于7度的时候,就运行壁挂炉。如果高于7度运行热泵,效率非常高,综合能效比就会很高。它的优势就是充分发挥热泵高温环境的高效和壁挂炉低温环境时的稳定,合理分配能源消耗,避免三挡价格。夜间温度低的时候运行壁挂炉,避免了热泵噪音带来的隔壁邻居投诉。双源一体化解决方案并不增加重复投资,且燃气壁挂炉造价也很低,合理利用能源形式是节省费用的有效措施。

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从它的技术特性来分析:热泵的工况特性是小温差大流量,对比壁挂炉的大温差小流量,工况特性冲突还是比较严重的。热泵需要大流量,而壁挂炉需要大温差即可。热泵的运行需满足额定的流量是非常重要的,而壁挂炉对流量不够理想,其实并不影响输出,只是温差会变大,因此要了解其综合特性。

从末端的工况特性来看:热泵是小温差系统需要大流量。主机需要大流量,钢管需要大流量,末端需要大流量,实际上用一次系统确实是可以达到的。

再来看地暖的工况:通常认知中的“地暖是小温差大流量”也是需要一个特定语境的。特指匹配壁挂炉时,地暖是小温差大流量,如果匹配热泵就是大温差小流量。所以在谈任何一种工况特性的时候,要设定它的条件,也就是地暖匹配壁挂炉的工况是完全不一样。水利系统需要设计和规划,不能想当然,还停留在原来做壁挂炉地暖的方式去匹配热泵地暖。那么就需要了解到热泵和壁挂炉的冲突、热泵和无风机盘管的冲突、热泵和地暖的冲突、壁挂炉有风机盘管的冲突、壁挂炉和有地暖的冲突......如何进行优化,就不能单停留在提出了一次系统、二次系统概念的层面上了。

氟机(多联机)与水机(两联供)的特性对比

1.节能舒适性对比

从全热能力分析,氟机末端的全热能力大于水机末端;从环境能力分析,水机末端的潜热能力可调节性优于氟机末端;

多联机的全热能力更强,但潜热调节能力近乎为零,持续运行会造成室内空气干燥,影响舒适度。多联机的全热能力更强,而水机的潜热条件能力更强。一旦多联机的全热能力过强就会过度除湿,在高温高湿地区可能问题不严重,但在高温低湿地区结果就很严重了。氟机较强的全热能力在高温、高湿地区有明显的优势,适合设计间歇式运行的空调系统;水机的潜热能力调节性强,在高温、低湿地区有更好的适应性,可以营造舒爽温润的室内环境,水机良好的潜热调节能力(控制室内环境除湿量)是其“节能”和“舒适”的成因。

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2.可靠性和技术难度

氟机的家电(或类家电)特性,决定了氟机几乎无需“设计”,安装和运行可靠性极高,水机的暖通属性,决定了两联供需要更高的设计与安装技术能力,以及高水平的维保能力。

总结一下:氟机系统极高的全热能力及高可靠性,保证了客户良好的客户体验感,当下部分氟机经销商转型,并非是多联机系统不好,不过是市场过度成熟后的利润空间下降。早期水机客户的客户体验感或许不那么良好,目水机系统再次复兴,是地暖末端(或其他冷暖辐射末端)应用于水机带来新的应用,进而带来的水机在小众市场上的高毛利率诱因。

水机系统中的诸如:设备、水力或平衡装置、管路、泵阀、控制,以及系统设计与安装工艺的完善依然有待提高;水机则更节能,水机的潜能能力不足,除湿深度不够;而氟机更耗能,做了更多的功;从技术难度上看,氟机相对水机来讲更容易实现;从技术稳定上看,氟机所采用的技术较高,理性探讨,每种系统都有其适用特性,掌握其特性才可能做好和获益。

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伴着台下认可目光的聚焦,郭总为他此次精彩的演讲画上圆满的句点,专业的观点,细致的分享,短短二十分钟,令行业人受益匪浅,现场响起热烈的掌声。

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