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能源热水器!混合能源热水系统:潜力巨大,尚需时日

导读:主要论述了能源热水器论文范文相关参考文献文献

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黄进

热水是居民日常生活的基本需求.截至2014年,中国居民平均每百户热水器拥有量为67.7台,热水器已进入千家万户.随着生活品质的提升,消费者对热水的要求越来越高,加快了热水器的更新迭代.当前,消费者不只满足于有热水,更希望获得安全、舒适、方便的恒温、大流量热水以及节能、环保的热水器.为满足消费者日益提升的需求,自2010年起,主流热水器厂家相继推出各种混合能源热水系统.

单一能源热水器优缺点突出

混合能源(hybrid)是指利用多种能源组合代替原有单一能源,以实现环保、节能、舒适等目的的能源使用形式.

混合能源热水系统正是混合能源家族中重要的一员.混合能源热水系统是利用两种或多种不同能源组合,为用户提供综合的热水解决方案.

目前,市场上主流的热水器品类有燃气热水器、电热水器、太阳能热水器、空气能热水器.其中,随着管道天然气在国内的不断普及,舒适性较好的燃气热水器的销量逐年增加;电热水器因安装的便利性及产品价格的优势,很快成为热水器市场的最畅销产品,但近年来,市场增速有所放缓;太阳能热水器在中国市场,曾因节能迅速席卷全国,但其受天气和季节影响较大,随着用户对舒适性要求的提高,近年来销量逐年下降;空气能热水器节能性较佳,但面临成本较高、占地面积较大的限制.几种主流热水器的性能比较见表1.

不难看出,单一能源的热水器各具优缺点.目前,没有一种热水器可以集环保性、节能性和舒适性于一身.在4种主流的热水器中,电热水器消耗的电能属于二次能源,燃气热水器消耗的燃气属于不可再生能源.因此,电热水器和燃气热水器都是绝对的能源消耗产品,节能效果不佳,但消耗的能源相对稳定,可以提供稳定和充足的热量.太阳能热水器消耗的太阳能为可再生资源.空气能热水器是利用电能驱动压缩机工作,将空气中的热能搬运到水中.

很多地方政策将空气能作为可再生能源.利用可再生能源加热热水,最大的优点为节能,最大的缺点为太阳能的不稳定以及空气温度的变化.

因此,能源间的互补显而易见.

太阳能热水器和空气能热水器作为利用可再生能源的热水器,将是节能趋势下的核心产品;电热水器和燃气热水器以其稳定的供热能力,将成为很好的辅助能源以供利用.在这个思路下,市场上各种混合能源热水系统相继出现.

主流混合能源热水系统

目前市场上主流的混合能源热水系统共有6种.一是太阳能+电能辅助系统的混合能源组合.太阳能的不稳定性和电能的方便性,以及这两种能源组合的简便性,促成了这桩混合能源热水系统的“联姻”.在太阳能热水器储水箱中增加一根电加热棒,就可以简便地实现电能对太阳能热水器的辅助,以实现阴雨天正常的热水供应.

第二种是以太阳能+燃气辅助系统的混合能源组合.太阳能热水器是最节能的热水器,燃气热水器是最舒适的热水器.所以,由太阳能与燃气强强联合的混合能源系统成为业内新宠.但太阳能热水器的高温对燃气热水器的寿命有影响,一直困扰着这种混合系统的发展.

目前,由用户独立安装1台太阳能热水器和1台燃气热水器,在用水终端以三通阀进行连接,通过阀门进行手动选择,是太阳能+燃气辅助系统的雏形.如何让系统智能判断能源选择,如何保证在能源切换时用水终端的水温恒定,如何确保在太阳能水温过高时燃气热水器寿命不受影响,则是此类混合能源热水系统需要解决的问题.随着相关难点的逐一解决,这种能源的组合形式有望成为混合能源热水系统市场上的新贵.

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第三种是以空气能+电能辅助系统的混合能源组合.空气能热水器一向以高能效作为第一卖点,但其功率较小,加热水温也相对较低.因此,在空气能热水器的水箱中加入电加热棒进行辅助加热,是空气能行业的无奈之举.加入电加热棒,会影响整个系统的能效.因此,空气能热水器行业目前不太宣传这种能源组合形式.

第四种是以空气能+燃气辅助的混合能源组合.空气能热水器的标准能效可以达到400%,但在冬季能效会降为200%以下.同时,空气能热水器的单机功率较小,普通2HP机的输入功率仅为1.5kW左右.相较而言,燃气热水器全年能效比较稳定,在冬季和夏季的能效差别不超过2%,并且功率较大,普通的11L热水器的输入功率为22kW左右.因此,这两种能源可以很好地进行互补.空气能+燃气辅助的热水系统,可以在保证用户用水舒适度的前提下,大大减少能源消耗.在国内,这种混合能源系统主要应用在商用系统中.在国外,该混合能源系统在家用采暖领域已有比较成熟的应用.未来,该混合系统将是混合能源的主流发展方向之一.

第五种是以太阳能+空气能辅助的混合能源组合,也叫太空能热水器.应用该混合系统时,太阳能热水器在太阳能充足的时候可以实现零能耗;在太阳能不足时,由空气能热水器辅助加热.由于空气能热水器只受空气温度影响,不受天气影响,与太阳能热水器具有一定的互补性.这种组合形式,将整套系统的节能性推向极致.但是,这两种能源都存在加热速度较慢的特点,舒适性略差,系统成本较高.

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第六种是以太阳能+空气能+燃气系统的混合能源组合.应用该混合系统时,太阳能充足时使用太阳能;太阳能不充足但气温较高时,使用空气能;在冬季的阴雨天,太阳能和空气能都不足时,使用燃气加热.在不考虑产品成本的情况下,这种能源组合形式将带来最佳的节能以及舒适效果,但成本较高,一般应用在商用场合.

潜力巨大,仍面临发展障碍

随着各地环境污染的加剧,节能环保在任何领域都是一个绕不开的话题,在热水器领域更是如此.不断修订和发布的新国标对热水器的能效要求越来越高,对排放物的要求也越来越严格.

对于单一能源热水器来说,能效提升的潜力有限.以燃气热水器能效2级为例(能效2级基本对应市场上主流的非冷凝式燃气热水器),产品能效标准将从88%提高到89%.虽然只有1%能效的提高,但在标准修订过程中依然遇到巨大阻力.事实上,并不是厂家不愿意提高产品能效,而是燃气热水器已较为成熟,基本上没有太大的能效提升空间.在这样的现状下,跳出单机模式,引入混合能源的概念,产品能效还有很大的提高潜力.比如,在太阳能+燃气辅助系统中,燃气热水器不再是100%的工作状态,其中超过50%的工作由太阳能替代.而太阳能是可再生能源,不计入产品的能源消耗中.因此,1套太阳能+燃气辅助系统相对于1台燃气热水器,能效提高了1倍.

虽然节能效果显而易见,但混合能源热水系统的发展并非一帆风顺.目前,阻碍混合能源热水系统发展有两大障碍.

第一个障碍就是产品成本.太阳能+电能辅助系统在所有混合能源系统中最受欢迎,主要原因是成本较低.

对于太阳能+燃气辅助系统、空气能+燃气辅助系统而言,成本基本是1台太阳能热水器(或1台空气能热水器)+1台燃气热水器.组合成本已超出大部分用户的可接受范围,因此类似系统在推向市场的初期,用户接受度并不高.总结其他国家在解决这一问题时的成功经验,就是政府干预.一方面,可以由政府强制推广太阳能热水器等节能产品(在国内部分地区已出台相应政策);另一方面,由政府出台相应的补贴措施.

第二个则是技术障碍.混合能源系统绝不是两种能源的简单叠加,需要考虑兼容性和安全性的问题.例如,在太阳能+电能辅助系统中,一般是在太阳能热水器水箱中装入电加热棒,以进行辅助加热.太阳能热水器一般放置在室外,所用的水箱多为非承压水箱.在此条件下,简单的在水箱中装入电加热装置,将大大增加系统漏电和漏水的风险.因此,在考虑混合能源系统时,必须以一个全新产品的态度来对待,以严谨的研发流程确保混合能源系统的可靠和安全.

虽然目前混合能源热水系统的发展还存在阻碍,但毋庸置疑的是,在未来的热水器市场中,混合能源热水系统一定会有一席之地.混合能源热水系统,将作为热水市场中的高端产品,为用户提供节能、舒适、安全的高端用水体验.

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