江苏节能网

 

搜索

欢迎投稿

《CAJ-CD》规范执行优秀期刊

“中国核心期刊(遴选)数据库”收录期刊

欢迎订阅

《中国学术期刊(光盘版)》全文入编期刊

中国学术期刊综合评价数据库来源期刊

诚邀广告

“中国期刊全文数据库”全文收录期刊

地址:南京市苜蓿园大街52号      E-mail:jsjnw@jsjnw.org


版权所有:南京市节能技术服务中心    备案号:苏ICP备10010936号    网站建设:中企动力  南京

 

节能详情

IEA报告认为热泵是供暖行业节能降碳的主要技术路径

作者:
来源:
中国标准化研究院资环分院
浏览量

IEA2050年净零排放情景(NZE情景)分析显示,采用高效电驱动热泵是减少建筑供暖碳排放的主要技术路径。根据预测,全球热泵数量将从2020年的1.8亿台增加到2030年的约6亿台。热泵的能源效率至少是传统化石燃料锅炉的三倍,预计到2030年,在建筑中安装的热泵将从目前的每月150万台增加到500万台左右。 

NZE情景分析中的一个关键成果是发现热泵的快速增长有助于在2025年完全淘汰化石燃料锅炉。热泵与储能相结合可以解决可再生能源发电的波动影响。到2030年,太阳能光伏和风能将产生约40%的电力。既有建筑的零碳改造可以进一步提升热泵的使用。

01相关性

热泵比其他可再生和传统建筑技术(包括低排放氢能和生物质锅炉等)更加节能。只要安装和运行得当,在供暖季节热泵每使用一个单位的电力,即可提供三至五个单位的热量。相比之下,电解设备使用一个单位的电来生产氢气并燃烧,只能产生0.6-0.8个单位的热量。高效生物质锅炉的效率约为0.9。通过研发、竞争、能效标准(MEPS) 和能效标识,热泵的效率在过去几十年中稳步提高。此外,热泵可以在多种工作模式下工作,满足加热、制冷和除湿等需求。不同类型的热泵产品适合不同的应用场景和地区,有空气-空气型、空气-热水型、水源及地源热泵。通过优化设计可进一步提高其能源效率。例如,在商业建筑的供暖和制冷系统中,其季节能源效率可以达到500%~1000%

热泵还有助于实现增加可再生能源在能源系统中所占份额的国家目标。与建筑集成光伏电力或离网可再生电力相结合后,将是一种完全的可再生能源解决方案,使建筑电气化成为逐步淘汰化石燃料的重要路径。热泵已经可以在整合到区域和城市层面。智能恒温器和主动控制可以提升电网需求侧响应潜力,并有助于支持可再生能源在电网中占有更高份额。

02现状

在很多地区,由于其较低的的生命周期成本,热泵具有相当大的市场份额,特别是在北欧国家(例如挪威、瑞典、丹麦和芬兰)和法国。在瑞典, 29%的建筑供暖由热泵提供,芬兰的比例为15%。在其他地区(例如美国和日本的部分地区),热泵已经占据了供暖市场的很大份额,同时还可满足制冷需求。在日本,与制冷需求相比,其供暖量适中,热泵型空调通常是唯一的供暖设备。在美国,大约40%的新建独户住宅采用热泵供暖。在这些国家,由于市场和价值链成熟,终端用户的认知度和接受度都很高。在其他国家,新建房屋中采用热泵份额也很大。热泵通常是满足新建建筑法规设定的能效标准的最佳选择。

尽管整体渗透率正在增长,但由于前期投入成本较高、安装和设计人员意识不足及专业知识缺乏,采用热泵替代现有供暖系统仍然是不常见的解决方案。在德国、意大利、英国、美国和中国等一些国家,正在鼓励和支持购买热泵。为了高终端用户的意识和接受程度,应开展经济激励措施,并宣传热泵对消费者的效益。

热泵是一种工作稳定且成熟的技术。然而,仍需要通过技术和系统优化来集成,以在净零排放能源系统中充分发挥它们的潜力。通过智能系统与光伏、储能、控制和电动汽车的集成,可以提高热泵系统效率及其效果。在某些情况下,热泵系统灵活运行的能力比达到最高效率更为重要。

在持续的全球能源危机中,热泵已被确定为加强能源安全的解决方案。在欧洲,欧盟委员会提出的欧盟再生能源计划 (REPowerEU)建议在未来几年内将热泵的安装率提高一倍,以减少对俄罗斯天然气的依赖。在美国,热泵已被确定为国防生产法 (DPA)中的一项优先技术,以使该国拥有其清洁能源独立性。

03挑战

与基于化石燃料的供暖方案相比,热泵技术面临的主要挑战之一是较高的前期投入成本。在某些地区,可以通过降低运行成本和较低的寿命周期成本来弥补。与化石燃料供暖相比,现实中热泵的盈利能力还与石油、天然气、煤炭和电力的价格有关。此外,热泵的竞争力还取决于发电系统中不同燃料的税收和补贴差异。税收和补贴的不同将影响采用热泵的优先性。与其他零排放技术相比,在大多数时候,热泵在寿命周期基础上是最具成本效益的方案。

除了经济原因之外,供暖系统的空间限制或尺寸也是一个挑战。在某些情况下,更大的散热器效率会更高。这是因为热泵的效率取决于散热器的输出温度,也与它们的尺寸大小相关。如果热泵的输出与能效较差建筑物的改造计划相匹配,就可以用较低的输出温度来满足供暖需求,从而使得热泵以更高的效率水平运行。即使对于较冷的室外温度,热泵的效率仍然可以提高。

另一个挑战可能与安装外部设备的噪音、外观等相关许可有关。

此外,尽管热泵在一些成熟市场为终端用户所熟知和采用,但在其他很多国家的认知度和接受度仍然较低。为了能够大幅度增加热泵的安装数量,制造商需要扩大生产规模,安装人员需要接受足够数量和质量的培训。这方面的责任应由公共部门和私营部门共同承担。公共部门应支持和鼓励从业人员(包括安装人员、规划师、建筑师、工程师和企业家)的技能再培训和技能提升,并支持私营部门组织培训。

IEA 技术合作项目(TCP) 相关的创新主题

在建筑中,将灵活操作、智能控制,与建筑物内波动的发电和其他产销者系统(例如电动汽车充电、太阳能光伏和储能(电力和热力))集成。

进一步将热泵集成应用到高效建筑、改造建筑和多户建筑中。

挖掘数字化和可再生能源的应用潜力,包括地源热泵在商业建筑和多户建筑中的应用。通过能源系统集成,提高寒冷气候条件下系统的能源效率。

加速气候和舒适共同解决方案的市场应用,这是 IEA TCP 的热泵技术(HPT) 和储能(ES) 的联合项目,旨在通过集成热泵和储能、连网设备,将不同的智能技术集成到一个系统中,并提供更紧凑的热存储集成。

利用行业耦合、热泵技术和终端用户的协同效应(特别是在区域和城市层面),通过热泵提高能源效率和运行的灵活性。在区域供热和制冷、多能网络中安装热泵。

评估宣传活动的影响,支持提高用户意识和接受度。

提高热泵价值链(通过数字化、回收和再利用以及循环经济)。

降低热泵的噪音并改善外观以增加其接受度。

安全和高效使用低全球变暖潜势(GWP)的制冷剂。

热泵替代方案和新的商业模式的研究和示范,从而克服前期成本高的问题,并促进灵活运行以使电力系统受益。

内容节选自:IEA技术报告,原文题目:installation of about 600 million heat pumps covering 20 of buildings heating needs required by 2030

相关附件

暂时没有内容信息显示
请先在网站后台添加数据记录。