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      熱泵技術在建筑行業的應用現狀!

        建筑行業中,熱泵可用于供暖及生活熱水供應,從而促進建筑節能減碳。依據國際能源署報告,建筑業占全球最終能源消耗的三分之一以上,其直接和間接二氧化碳排放量占總量的近40%。并且,由于發展中國家生活水平提高,能源供應的改善、能源消費設備的擁有率和使用的增加及全球建筑面積的快速增長,建筑業的能源需求還將繼續上升。

        如圖3-4所示,2020年中國建筑建造和運行用能耗占全社會總能耗的32%,與全球比例接近。另一方面,從二氧化碳排放角度看,中國建筑建造和運行相關二氧化碳排放占中國全社會總二氧化碳排放量的比例約為32%,其中建筑建造占比為13%,建筑運行占比為19%??深A見的是,隨著我國逐漸進入城鎮化新階段,人們生活水平進一步提高,建筑用能在全社會用能中的比例還將繼續增長,并且建筑的運行能耗和排放將占比更大。2020年中國建筑運行中化石能源消耗相關的碳排放約22億噸,擴大熱泵的使用量,將對減少碳排放起到積極作用。

      熱泵技術在建筑行業的應用現狀!

      圖3-4 中國建筑領域用能及CO2排放(2020年)

        首先是使用熱泵熱水器為建筑提供生活熱水。隨著城鎮化的發展,生活熱水的供應已經成為一種普遍需求,如圖3-5所示,北京與上海生活熱水的生產主要有3種方式:燃氣熱水器、電加熱熱水器和太陽能熱水器,共占據了超過90%的熱水設備市場份額,而電熱泵熱水器(主要為空氣能熱泵熱水器)所占的份額很小,大約在2%左右,使用熱泵技術能夠有效降低生活熱水制備的碳排放。燃氣熱水器雖然使用清潔燃料,但仍然有碳排放,而且未來建筑終端用能結構的變化,其被取代指日可待;而電熱泵熱水器由于利用了環境熱量,性能系數能達到3左右,即輸入1份電能產生3份熱能,在能量利用上的表現遠優于電加熱型熱水器,從而有效地減少碳排放量。此外,如果將空氣能熱泵熱水器與太陽能熱水器相結合,構成太陽能輔助空氣能熱泵熱水器等復合系統,將會有更好的節能表現。因此,在生活熱水供應方面,熱泵熱水器具有很大的優勢以及廣闊的市場。

      熱泵技術在建筑行業的應用現狀!

      圖3-5 北京和上海居民家庭生活熱水設備分布(2018年)

        另外,北方城鎮住宅建筑約5%為燃氣壁掛爐供暖,70%以上的北方農村以及部分城鄉結合部的居住建筑冬季也仍采用燃煤爐具取暖,這些供暖設施導致每年超過3億噸的二氧化碳排放,應該是全面取消建筑內二氧化碳直接排放工作的重點。分散的空氣源熱泵供暖將是減少該部分碳排放的最優方案之一,在可接受的成本前提下,兼顧環境保護與居住舒適的要求,除極少部分嚴寒地區外,適合在大部分北方城鎮推行。

        目前,我國有約150億m2的北方城鎮建筑冬季需要供暖,隨著城鎮化進一步發展和居民對建筑環境的要求不斷提高,未來北方城鎮冬季供暖面積將達到200億平米。據國家統計局統計數據顯示(圖3-6),2020年我國供暖消耗了41億GJ的熱量,目前這些熱量中約有40%是由各種規模的燃煤燃氣鍋爐提供,50%則由熱電聯產電廠提供,僅有10%是通過不同的電動熱泵從空氣、污水、地下水及地下土壤等各種低品位熱源提取熱量來滿足供熱需求。針對集中供熱技術,清華大學付林教授提出了“中國清潔供熱2025”模式,該模式以電廠及工業余熱回收為核心,通過能源結構創新、網絡結構創新、能源站取代熱力站、利用儲能加熱泵實現熱電氣的協同這四個創新,使用吸收式熱泵深度回收煙氣余熱、汽輪機乏汽余熱以及工業余熱,實現低成本、低碳的清潔供熱。據其統計,當前的電廠余熱足以承擔120億平米的供熱面積,工業余熱能承擔50億平方米的供熱面積。

      熱泵技術在建筑行業的應用現狀!

      圖3-6 城市集中供熱量

        因此,熱泵技術不論是在分散供暖模式還是集中供熱模式方面,均有著巨大的發展空間,利用熱泵技術改造既有供熱方式、發展新的供熱路徑,是建筑行業熱量供給實現低碳的必由之路。

      標簽: 熱泵  

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