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热泵技术在建筑行业的应用现状
来源: | 作者:佚名 | 发布时间: 2022-10-10 | 178 次浏览 | 分享到:

热泵技术在建筑行业的应用现状



建筑行业中,热泵可用于供暖及生活热水供应,从而促进建筑节能减碳。依据国际能源署报告,建筑业占全球最终能源消耗的三分之一以上,其直接和间接二氧化碳排放量占总量的近40%。并且,由于发展中国家生活水平提高,能源供应的改善、能源消费设备的拥有率和使用的增加及全球建筑面积的快速增长,建筑业的能源需求还将继续上升。

2020年中国建筑建造和运行用能耗占全社会总能耗的32%,与全球比例接近。另一方面,从二氧化碳排放角度看,中国建筑建造和运行相关二氧化碳排放占中国全社会总二氧化碳排放量的比例约为32%,其中建筑建造占比为13%,建筑运行占比为19%。可预见的是,随着我国逐渐进入城镇化新阶段,人们生活水平进一步提高,建筑用能在全社会用能中的比例还将继续增长,并且建筑的运行能耗和排放将占比更大。2020年中国建筑运行中化石能源消耗相关的碳排放约22亿吨,扩大热泵的使用量,将对减少碳排放起到积极作用。

首先是使用热泵热水器为建筑提供生活热水。随着城镇化的发展,生活热水的供应已经成为一种普遍需求,北京与上海生活热水的生产主要有3种方式:燃气热水器、电加热热水器和太阳能热水器,共占据了超过90%的热水设备市场份额,而电热泵热水器(主要为空气能热泵热水器)所占的份额很小,大约在2%左右,使用热泵技术能够有效降低生活热水制备的碳排放。燃气热水器虽然使用清洁燃料,但仍然有碳排放,而且未来建筑终端用能结构的变化,其被取代指日可待;而电热泵热水器由于利用了环境热量,性能系数能达到3左右,即输入1份电能产生3份热能,在能量利用上的表现远优于电加热型热水器,从而有效地减少碳排放量。此外,如果将空气能热泵热水器与太阳能热水器相结合,构成太阳能辅助空气能热泵热水器等复合系统,将会有更好的节能表现。因此,在生活热水供应方面,热泵热水器具有很大的优势以及广阔的市场。

 

另外,北方城镇住宅建筑约5%为燃气壁挂炉供暖,70%以上的北方农村以及部分城乡结合部的居住建筑冬季也仍采用燃煤炉具取暖,这些供暖设施导致每年超过3亿吨的二氧化碳排放,应该是全面取消建筑内二氧化碳直接排放工作的重点。分散的空气源热泵供暖将是减少该部分碳排放的最优方案之一,在可接受的成本前提下,兼顾环境保护与居住舒适的要求,除极少部分严寒地区外,适合在大部分北方城镇推行。

目前,我国有约150亿m2的北方城镇建筑冬季需要供暖,随着城镇化进一步发展和居民对建筑环境的要求不断提高,未来北方城镇冬季供暖面积将达到200亿平米。2020年我国供暖消耗了41亿GJ的热量,目前这些热量中约有40%是由各种规模的燃煤燃气锅炉提供,50%则由热电联产电厂提供,仅有10%是通过不同的电动热泵从空气、污水、地下水及地下土壤等各种低品位热源提取热量来满足供热需求。针对集中供热技术,清华大学付林教授提出了“中国清洁供热2025”模式,该模式以电厂及工业余热回收为核心,通过能源结构创新、网络结构创新、能源站取代热力站、利用储能加热泵实现热电气的协同这四个创新,使用吸收式热泵深度回收烟气余热、汽轮机乏汽余热以及工业余热,实现低成本、低碳的清洁供热。据其统计,当前的电厂余热足以承担120亿平米的供热面积,工业余热能承担50亿平方米的供热面积。

因此,热泵技术不论是在分散供暖模式还是集中供热模式方面,均有着巨大的发展空间,利用热泵技术改造既有供热方式、发展新的供热路径,是建筑行业热量供给实现低碳的必由之路。

 

 


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