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太陽能VS空氣能?NO!太陽能+空氣能才是方向
發表時間:2017-4-7        瀏覽次數:1114

 隨著全球能源形勢日益緊張,氣候變暖等問題嚴重威脅人們的日常生活和社會的經濟發展,世界各國都在尋求新的能源替代戰略,以期在可持續發展中獲取優勢地位。與此同時,人們的生活水平在不斷提高,對生活質量有了更高的要求,僅就熱水供需而言,能源的大量消耗與人們對熱水的需求存在著巨大的矛盾,因此節能熱水成為了熱水市場的發展方向。


  近年來,空氣能熱泵行業在國內起步以來,家用空氣能熱泵熱水器顯然已經打破燃氣熱水器、電熱水器以及太陽能熱水器三足鼎立的局面。本文主要介紹太陽能及空氣能。

  

節能熱水器市場一分為二,太陽能與空氣能平分秋色


  目前熱水市場上的節能產品主要為太陽能熱水器和空氣能熱泵熱水器。在太陽能產業的發展中,太陽能熱水器的熱利用轉換技術無疑是最為成熟的,其產業化進程也較光伏電池、太陽能發電等產業領先一步。特別是此類技術在農村市場得到了廣泛的認可和應用,為緩解農村能源短缺、改善農村生態環境和農民的生活起到了積極作用。自20世紀80年代太陽能熱水器列入國家“六五”和“七五”科技攻關項目以來,中國太陽能熱水器市場迅速發展,現在的年生產量是歐洲的2倍、北美的4倍,現已成為世界上最大的太陽能熱水器生產國和最大的太陽能熱水器市場,并仍在以每年20%~30%的速度遞增。


  熱泵技術是通過消耗少量電能,把熱量從低溫熱源(空氣、水、土壤)轉移到高溫熱源的一種技術。20世紀70年代,隨著1973年“能源危機”的出現,國外熱泵市場進入黃金時期,在美國,1971年至1976年間,熱泵產量由8.2萬套/年猛增至30萬套/年,1977年躍升至50萬套/年;日本的年產量也超過50萬套;國際能源機構和歐盟各國也紛紛制定了熱泵發展計劃。我國直到20世紀50年代才著手研究熱泵技術,但80年代后期日益受到重視,隨著熱泵技術的不斷提高,熱泵產品不斷涌現。如今,熱泵技術是各項節能技術中一項成熟先進的技術,已明確列入我國的國家行業標準和政策文件中。《中華人民共和國節約能源法》、《2000-2015年新能源和可再生能源產業發展規劃要點》、《可再生能源法》等法規中都明確提出要推廣使用熱泵技術。在眾多大型熱水招投標項目中,太陽能與空氣能熱泵熱水系統各顯千秋,平分秋色。

  

工程應用使太陽能與空氣能由形同陌路變為親密無間


  眾所周知,陽光并不是永遠充足的。除了夜晚無光照之外,即使在白天,一年也只有1/3時間日照充分,而另外1/3時間為日照不足,1/3時間無光照,僅僅靠從太陽中提取的能量來制取熱水是遠遠不夠的,因此,所有的太陽能熱水工程上,均需采用輔助的加熱手段,通常以電作為輔助能源,遇到夜晚、雨雪、陰天等情況,太陽能不能發揮作用時,實際上變成了用電來制取熱水。這種“變臉”使得原本的節能工程變成了耗能工程。日前,筆者就北京某師大留學生公寓的熱水工程改造一事做了探訪,以前校方在200人的留學生公寓樓頂,鋪設了五六十平方米的太陽能集熱器,同時配備了120千瓦的電鍋爐作為輔助加熱手段,每天供4小時熱水。而實際運行過程中,一年下來,發現平均每天耗電竟然高達360度。因此,校方希望用空氣能熱泵這種更節能的輔助加熱手段來彌補太陽能的不足,通過改造,維持原有的用水需求,平均每天只需耗電40度。


  據了解,目前越來越多的太陽能熱水新建項目和改造項目中,都指定了熱泵作為輔助加熱手段,而摒棄了燃氣、燃油、電鍋爐等需要消耗一次性不可再生能源的方式。大型熱水工程的應用,為太陽能和空氣能兩種節能熱水產品架起了橋梁,兩者之間不再是形同陌路,而是優勢互補,變得越來越親密無間。

  

家用熱水產品是否可以是工程應用的微縮復制呢?


  既然太陽能+空氣能的熱水工程技術已日臻成熟,那么能否將這一技術微縮復制到家用熱水產品上呢?據悉,太陽能+空氣能的結合,一直是各大節能熱水器廠家的研發方向。那么如何讓陽能+空氣能相結合,必須要解決兩大難題。


  1.太陽能與空氣能共用一個水箱。空氣能熱泵蓄熱,需要在水箱內形成穩定的溫度梯度和流動,然而太陽能的加入,使水箱中的這種穩定環境遭到破壞,這兩種蓄熱形式的同時運行,就會產生對抗和互反的作用,使得兩部分換熱不能有效疊加,形成對抗性衰減,導致兩種熱水器不能充分發揮各自的優勢。如何設計才達到了自然對流、不需外力循環的目標,使兩種節能熱水器有機地結合在一起,發揮各自的優勢,達到熱水器中最高的能效比。


  2.太陽能與空氣能的聯動控制。太陽能集熱器只需陽光,沒有能耗,熱泵熱水器需要消耗一部分電能,所以運行中既要充分發揮太陽能集熱器的零耗能,又要保證空氣能熱泵全天侯24小時隨時隨地制取熱水,成為了“太空”熱水器的關鍵。例如,在早晨和中午要求熱水溫度不高時可將制熱溫度調到較低的值,在不影響用水質量的前提下縮短熱泵的工作時間,充分利用太陽能集熱器,而在夜晚無日照后再由空氣能熱泵補熱到設定溫度。


  從節能的角度看,多時段定溫定時無疑是最節能的一種控制方式,太陽能+空氣能熱泵必將引起了熱水行業從業者的廣泛關注,市場也期待著太陽能+空氣能熱泵產品能盡快面世,走向終端市場,使太陽能+空氣能熱泵的制取熱水方式不再僅僅局限于工程應用,使得舊時王謝堂前燕,飛入尋常百姓家,愿千家萬戶都能享有最節能的家庭熱水方案。

 
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