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【PPT下载】万和黄逊青:多能互补分户供暖节能运行应用技术导则
时间:2017-03-27 来源:imsia
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2月27日,以“合力取势,智创未来”为主题的2017太阳能行业发展峰会暨IMSIA国际金属太阳能产业联盟2016年会在京成功召开。此次会议由国际铜业协会和国际金属太阳能产业联盟主办,北京四季沐歌太阳能技术集团有限公司、山东力诺瑞特新能源有限公司、江苏迈能高科技有限公司等单位大力支持。国家部门有关领导,银行证券等金融机构大咖、行业专家以及企业代表、新闻媒体记者近200人就太阳能等新能源行业的政策与金融、技术和市场等主题进行了交流与探讨。

 

黄逊青

 

广东万和新电气股份有限公司高工黄逊青对多能互补分户供暖节能运行应用技术导则进行了详细的解读。黄总首先介绍了两个标准,分别是国家标准《带辅助能源的住宅燃气采暖热水器具》协会标准《民用建筑多能源生活热水和供暖系统技术规程》

 

 

 

 

住宅采暖和卫生热水的能耗在一些地区可能占家庭能源费用支出的2/3左右,因此随着全球节能和环保形势的发展,家庭热能供应系统的节能问题成为关注的焦点。2003年随着我国暖通空调标准的换版,将家用冷热源装置与末端装置以及多种能源转换装置进行集成的概念在我国出现,近年多项涉及多能源集成应用产品的标准近年相继发布。

 

在欧洲,由于相关节能指令的实施,使用单一能源的电热水器和燃气热水器的采暖热水逐步被集成太阳能热水装置或热泵热水装置的组合型热水系统取代。在北美、日本等地,类似的变化已经越来越广泛地影响全社会。住宅多能源集成供暖已经成为家庭能源消费方式的发展趋势。
 


 

所谓多能互补就是能源的差异,其实每一种能源实际都有优缺点,怎么扬长避短,这是多能互补的最基本的思想。这里我提一下电热原件,电热原件在比较长的时间里是不主张使用的,从一些政府部门渠道了解到,现在在某些条件下电热还是被重新拉进来,原则上,我们多能互补都不特别去讲电,但是从整个政策层面来说,这个电又可能是需要另外考虑的问题。

 

在多种热源装置集成的系统中,在满足使用要求的前提下降低家庭能源支出是运行管理的基本原则,因此,获得单位热量的成本较低的热源装置将处于主导的地位,在运行过程中主导的热源装置优先运行,只有在主导热源装置无法满足使用要求的情况下,辅助热源装置才投入运行。

 

一般来说,购置费用较高的热源装置运行费用较低,例如,太阳能热水器运行费用几乎为零,而热泵系统的运行费用通常只有电热装置的1/3左右;

 

运行费用较低的热源装置受环境影响较大,太阳能热水器的供热能力直接受日照条件影响,而空气源热泵的供热能力受环境温度影响较大;

 

运行费用较高的热源装置性能较为稳定,燃气热水器和电热水器就属于这类产品。所以,在组合产品中,燃气加热和电加热装置通常作为辅助热源,而太阳能和热泵装置通常就作为主热源。
 


 

多能互补分户供暖系统产品无论国内国外的专利申请均处于十分活跃的状态,在2004~2012年期间(2013年和2014年数据不完整,由于存在审查周期原因,相关专利未全部公开,故不纳入分析范围),中国大陆地区(简称中国或国内)年申请量增加了约1100%,国外增加了约150%,其中,国外在2007~2009年期间,专利申请量出现一个高潮,3年时间增加约200%,与欧盟在此期间起草、发布的可再生能源指令有较大的关联,该指令旨在促进太阳能和热泵的应用,正是多能互补分户供暖系统相关的领域。可以看到2007年是一个很明显的拐点。而后面下降,是因为公开专利数据有个时间差,只是那个数据没收上来,大概两年时间。我们现在中国的专利好像很多,但是有一点,质量不好。我们的专利是人家的几倍,但是真正硬碰硬是有问题的,国内现在也在不同的角度考虑这个问题。

 

讲到技术课题的时候,遇到一个问题,现有的标准体系,太阳能热水器有、燃气采暖炉也有,有什么意义?事实上这涉及到系统协调和冲突的问题。
 


 

从系统工程的角度来说,当两两独立的系统组合在一起的时候,两个子系统之间就不可避免的存在冲突问题,解决这个冲突问题的途径就是协调。因为从实践来说,我们有很多产品标准,实际在做的时候,只是针对自己的产品,没有考虑到当他与另外一个产品连接的时候,两个产品之间相互的干扰,这就可能出现1+1大于2或者是1+1小于1的问题。所以搞不好,1+1之后会等于0。

 

2013年,我在广东省太阳能协会提出这个问题,好多人问我有没有好的解决办法?因为他们都尝试过用燃气的水接过去,因为没有解决好系统的冲突跟协调的问题导致结果很痛苦。

 

优势互补的问题
大家都知道现在“煤改电”配的设备参数很大,这是因为循环温度是5℃,而采暖炉一般标准的地暖循环温差大概是10℃到25℃之间,如果对力学熟的人就知道,泵如果直接这样接过去,要么性能总上不去,要么整个系统还要轮换,这就需要协调。

 

供水温度的问题

欧洲已经把供水温度调到30℃了,当然,是用地板采暖,这个时候对我们热泵使用也很有好处。这就要考虑一些问题,热泵到底配多少?实际如果空气源热泵有正确处理方案,是完全可以在华东华中地区实施的,在华北地区看情况,这是一个很有趣的话题。

 

现在太阳能行业一个很敏感的问题,当太阳能保证率一定的时候,把太阳能集热器减一半,太阳能保证率一定不会减一半,因为太阳能集热器造价减了一半,但辅助热源没有增加。

 

再讲讲状态稳定, 当热源系统中出现两个或更多热源组合时,某些热源的输入、输出状态以及自身的运行状态可能就会受到其他热源的影响,最为简单的例子,就是当两个热源的循环水路以串联方式联接时,系统的水侧阻力降可能发生明显的变化。因此,作为多热源的系统,需要重新考虑在各种运行状态下,各热源是否能够在适宜的状态下稳定运行。

 

在多能源系统中,对能源的梯级利用会产生新的运行模式,例如,住宅供水温度一般不高于30℃,若燃气加热装置的生活热水从太阳能集热装置的储水箱流出时,就可能导致燃气加热装置的测控系统误以为发生了故障,而且当水温更高时,若没有相应的保护措施,燃气加热装置中某些部件就可能因为过热而损坏。

 

常规的燃气加热装置较大的加热温升可能导致输出的水温过高而不满足舒适性要求。显然,生活热水的允许温度变化范围,尤其是加热模式切换时允许的温度变化范围与使用燃气作为单一能源的生活热水加热装置的性能有明显的差异。

 

人工操作不当通常是影响家用系统正常运行的主要原因,在一个多热源装置的系统中,这个问题更加突出,因此,简化人工操作就成为解决系统冲突的主要措施。

 

虽然,目前单一能源的热源装置基本上可以实现无需人工干预的自动运行,但是,对于有多个热源装置的多能源系统而言,具体某个热源装置何时应处于何种运行状态,是无法由用户进行操作的,只能由系统的控制装置对各热源进行协调,实现运行模式的自动切换,显然,在住宅场所,这类控制操作必须简单而且易于实现,所以,原则上要求系统运行操作应在一个界面实现,同时,要求在正常运行状态下应无需人工干预就能够满足系统优化运行的需要。

 

运行经济性,节能是从政策层面来说的,实际对于一个用户的选择来说,是看利益是否符合需求。所以一定要有经济运行性,不管节能与否。所以系统设计的时候,包括政策制订,你自己要设计好整个路径跟框架。获得单位热量的成本较低的热源装置将处于优先的地位,在运行过程中优先的热源装置先运行,只有在优先热源装置无法满足使用要求的情况下,后备热源装置才投入运行。
 


 

关于《民用建筑多能源生活热水和供暖系统技术规程》编制的一些信息,这个标准是中国标准院做的,现在有标准的初稿,如果大家有兴趣也可以跟我联系,也欢迎大家参加这个标准的编制工作。

谢谢大家!


 

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