践行“双碳目标”助力采暖行业迈向建美好零碳未来

2021-07-20 01:24连晓卫
现代家电 2021年7期
关键词:燃气锅炉热泵供热

■ 连晓卫

场景化、智能化、定制化,实质是围绕一个确定的场景主题,让不同产品发挥不同的作用,但又相互协同,最终将构成完美的智能舒适生活体验。这就意味着,所有的场景化、智能化、定制化营销,其背后一定是基于整套非常优质的系统解决方案为支撑,最终交付给用户。

而对于天然就拥有场景化与定制化属性的采暖行业而言,基于场景化、智能化与定制化的系统解决方案不仅仅要充分满足用户本身的需求,还必须同时要兼具满足宏观层面对能源效率的要求。在这样背景之下,用户需求的升级,以及环境、政策对低碳化发展的进一步加码,无疑对未来整个供暖行业的系统解决方案及给用户交付产品的转型都将产生极大影响。

6月1日,现代家电传媒集团与上海荷祥会展有限公司联合主办《泛家电行业场景化&智能化&定制化营销创新峰会》,喜德瑞作为协办方之一,在会中,喜德瑞中国北区销售总监丁术东以《双碳”践行之路与中国市场的集成应用》为主题,分享了喜德瑞在中国市场低碳实践中对整个行业的思考,以及从实际应用案例中总结的行业经验,为与会的厂商提供了很有价值的参考。

低碳化发展进一步加码,采暖行业转型方向明确。

温室气体过量排放导致气候异常,已成为威胁全球环境的重要问题。自1992年里约联合国“环发大会”提出可持续发展的理念,并通过"联合国气候变化框架公约"的20多年来,各国积极应对气候变化,走绿色低碳发展道路。

今年年初,我国将“碳中和、碳达峰”目标写入十四五规划,明确提出在2030年达到碳达峰,2060年达到碳中和目标。各地政府、企业积极响应,一些地方政府、大型企业等还提出更高的目标。比如,江苏省提出将力争于2025年实现碳达峰,2050年实现碳中和,与全球整体步伐基本一致。

今年5月,国际能源署发布了《2050年净零排放:全球能源行业路线图》,其中,多项规范与供暖行业密切相关:

第一,2025年起,在欧美发达国家,禁止所有新型建筑中安装包括天然气锅炉在内的石化燃料的锅炉;

第二,2030年,所有新型建筑要达到零碳排放;

第三,2040年,50%的老建筑要达到零碳排放;

第四,2050年,超过85%建筑改造为零碳排放。

丁术东强调,对于建筑的能耗,分两方面来看,一是建筑物要耗能,二是系统给建筑供能。

在新型建筑中可以通过外墙保温、新型的系统设计等很好地解决能耗问题,达到零碳排放相对比较容易。但是对于老的建筑,即存量市场,因为基础设施所限以及财政负担等,达到零碳排放是非常困难的。因此,在《2050年净零排放:全球能源行业路线图》中,并没有对老建材改造提出达到100%的要求。

在我国,建筑能耗占社会总能源消耗的20%,而在整体建筑能耗中,供暖的能耗占比又高达80%左右,也就是说建筑能耗中80%的能耗是来自于供暖。

目前,供暖能耗主要来自于北方集中供暖,但随着过去15~20年间南方分户供暖的普及,无论是南方零售市场,还是精装房市场,燃气壁挂炉的配套占比都越来越高,天然气的利用在南方的占比在逐渐的提高,这也会使南方建筑物供热能耗在整体社会能耗比例中所占比例变得越来越高。

从全球供暖市场来看,欧洲一些国家针对改善存量市场的低效供暖装置已经在进行相应尝试,比如,在燃气管道中充入一定比例的氢气,最高可以达到20%的比例,英国、荷兰等很多国家已经在试行100%氢燃料的锅炉,达到真正的零碳排放。

作为全球领先的智能舒适解决方案制造商,在全球碳排放的大背景下,喜德瑞集团进行前瞻性的战略布局,在展开大力度转型的过程中,也深刻体会到全球与供暖相关领域的转型方向:

第一,向低碳发展,这是全人类共同的目标。

第二,寻求能源的独立性,不单一依靠石化燃料的能源。

第三,发展分布式能源,形成更加清洁及更加稳定的能源。

第四,研究专业的消费者,产生能源又消耗能源,产消合一。比如,放在屋顶的光伏发电,既是能源的制造者,同时建筑物也是能源的利用者。

第五,关注能源和二氧化碳价格波动,瞄准未来碳交易这一庞大的市场。

第六,围绕能源服务企业正在进行的商业模式转型,切入到不同的领域。

混合动力能源系统,正在成为行业主流产品。

供暖是全球最大的终端能源消费领域,在实现碳达峰、碳中和的目标中,先进适用的系统、成熟的应用案例及商业模式推广等将为行业带来新一轮的爆发。作为泛低碳产业的一员,喜德瑞通过持续推进绿色技术创新,全面投入走向零碳未来的实践中。整体来看,在新型建筑领域,未来的供热将会是混合动力能源系统。

混合动力能源系统是指在一套系统中输入大于等于两种能源形式的系统,比如说这一套系统里面既用燃气锅炉,也用热泵,还有可能用到风能、电能、光伏发电等。对于混合能源动力系统的解读有两个维度。一是系统一定是依托专业的集成商来整合,最终安装落地。二是产品一定是由厂家来打造。厂家根据全球消费者的需求、市场的需求来打造适合于整个末端需求的系统。

喜德瑞集团早在2010年,就已经从单一的燃气壁挂炉产品向混合动力能源系统进行转变,并于2010年在全球推出微型热电联产系统,在燃烧天然气的同时能够提供发电、采暖和生活热水,已经是一个集成的混合动力能源系统。2012年开始针对ErP及清洁能源要求推出多能源组合产品,2019年在全球推出的第一款100%使用氢燃料的冷凝锅炉,目前氢动力冷凝锅炉已经在欧洲市场进行商用,真正地做到了零碳排放。

丁术东从技术层面对新型建设中为什么要用混合动力能源系统问题进行了进一步解读。

第一,考虑到可再生能源系统有一定的不稳定性和局限性,包括与建筑热负荷的矛盾。比如,用热泵采暖,在冬季低温度的情况下,不可避免有效率的衰减。

第二,老旧房屋不具备安装和改造的条件,所耗费的改造的成本可能比一套混合能源系统要贵得多。

第三,热泵与可再生能源的初始投资成本高。因此,市场中经常会听到电气之争,两种相互抵触的声音。随着厂家最终走向混合能源系统的研发和生产,这两种声音在市场中一定会相互融合,而不是对立。

混合能源动力系统的优势明显,一是系统的保障性更高,会可有效降低设备的整体初投资。二是可以综合降低运行费用,同时可以达到碳排放要求。但运行多能源系统,需要考虑几个因素。第一是系统相对简单,合理运行是核心的环节。第二是要因地制宜,在满足需求的同时达到效率最大化。

实质上,混合动力能源系统是基于能源使用效率为标准的混合能源系统调度。

比如,在某建筑采用搭配热泵和燃气的混合能源锅炉,热泵选型的参考是在该区域最冷温度下名义制热量满足80%左右的负荷要求。即,实际需要10P的热泵,但系统只选配8P,同时再用燃气锅炉作为辅助,使系统初投资可控。

这种系统的运行,会基于宏观和微观两方面来考虑。

宏观方面,混合能源系统的运行策略是以一次能源的使用效率为标准。比如,煤转化成电的效率为35.1%,如果使用热泵,一次能源的使用效率到达一定范围时,系统就会自动变成热泵和燃气锅炉双系统运行,再到气温低到一定程度之后,就会变成单一的燃气锅炉运行,因为在这个时候燃气锅炉的社会效益一定是高于用热泵。

微观层面,就是给老百姓省了多少钱。因每个区域的燃气价格和电价有所不同,在充分比较燃气价格和电价的情况下,使用者可以把自家的系统设定为自动转换。

目前,混合动力能源系统已经涵盖家用到商用两大领域,而且很多设备已经能够做到燃气锅炉和热泵控制系统的合二为一。比如,喜德瑞旗下的德地氏,其在欧洲推出的解决方案是室内机中既有燃气锅炉,同时也能够集成热泵的控制模块,再辅助一个热泵的室外机组,更为高端的机型还会内置水箱,进一步提升用热水的舒适度。在中国市场,喜德瑞的混合动力能源系统的应用案例也非常多。比如,民用领域,贵阳的很多别墅使用喜德瑞旗下的混合供热制冷系统。

而在2020年正式投入运营的喜德瑞嘉兴工厂,更是行业供应链体系中的低碳典范。2100平米的屋顶全部为太阳能光伏发电,除满足工厂日常的电力需求之外,在日照充足的季节更能将富裕电量回馈国家电网。此外,工厂采用北天窗(减少光线射入)、透水砖、采光设计(减少光线射入)等环保设计,新风系统,并对大楼内PM2.5、二氧化碳浓度等数据进行实时检测,也因此获得LEED国际权威绿色建筑评测机构颁发的铂金奖认证。

精准的智慧分布式供热,在南方市场大有可为。

喜德瑞集团旗下的德地氏锅炉,在商用领域有着300多年的历史,在全球做了大量的优化项目,包括在中国市场就有大量的天然气分布式精准智慧供热项目在运行,也积累了一些行业经验。在会议分享时,丁术东也将这些好的经验进行了分享,为供暖行业从业者提供一些借鉴。

分布式是以建筑群为单位,根据供热半径的大小,因地制宜或分散或集中组建供热系统。其未来发展的趋势:

其一是精准。精准体现在几个方面:第一是热源端,锅炉精准控制精准输出;第二是输配端,用多级泵的系统杜绝了水利失调造成的冷热不均的情况;三是室内端采用一个室内热水机组,做到室内温度的精准控制。

其二精慧。智慧也体现在两方面,一是模块化冷凝炉通过智能平台,实现锅炉高效群控,结合气候补偿及室内温度修正,管理整个供热系统按需精准供热。二是所有的终端用户,每时每刻的温度都全部上传到云平台,通过电动阀控制,可以做到远程监控、节能运营、能耗监测,并且可在线自动收费。也就是说用户的采暖如同水电和天然气一样,可以在线提前交费。这是值得和行业进行分享的搭配自主开发的云平台系统。

为什么精准的智慧分布式供热会成为行业的发力点?

显而易见,传统的供热有着固有的行业痛点,使用方、建设方、管理方完全不一样,用户有了问题投诉相互扯皮。同时管网的能耗非常大,经营效率低等现象普遍存在。在这种背景下,喜德瑞针对国内的集中供热市场,整合集团优势,推出精准分布式智慧供热。

目前,在西北区域,喜德瑞的精准分布式智慧供暖的案例非常多。比如,新疆华凌古树小镇,总建筑面积75万平米,其中公建部分面积为35万平米,含国际学校教学楼、综合楼、公寓楼、地下车库、幼儿园等,采用了喜德瑞提供的中央集成分布式供热与末端精准控温系统,使用全预混冷凝锅炉42台,16个锅炉房,末端室内换热机组1800台,锅炉及室内换热机组均可控可调可远传。

在此项目中,集中供暖区没有采用一个大的燃气锅炉管网,而是采用的分布式集中供热的方式。好处在于,一是各个锅炉房为每个单元区提供不同的采暖和生活热水的需求,二是所有的运行数据全部是监控的,室外补偿,室内温度控制。

从项目现场实测的数据来看,室内采用换热机组,能够对室内所有的温度进行精准控制,同时把室内的数据实时的传输到云端。在终端管理系统中,就可以24小时来监控用户的使用情况,每一户家里每一刻的采暖状态是什么样的,全部集中反馈在云监控平台中。通过采集并深化分析运行数据,实现设备健康状况诊断,从被动服务变为预知型服务,提升系统能效及管理水平,做到让数据“出差”,让服务在线,具备智慧能力。

通过精准的智慧式的供热系统,最终达到的效果是该小区2018年~2019年供暖期每平米耗气量<6立方。而该热力公司既往区域燃气锅炉房2018~2019采暖期每平米耗气量12~13立方,新疆每年的集中供暖周期基本上在5个多月近6个月的时间,综合节能达50%上。系统优秀的运行效果,获得热力集团的高度认可,并力邀喜德瑞在其整个系统中进行推广,同时给喜德瑞颁发节能技术奖荣誉证书。

丁术东在发言中强调,天然气精准智慧分布式供热最适用的区域还并不是北方集中供暖区域,更为广阔的市场在南方市场。

近几年,每年国家两会期间,南方供暖问题都是一个热点议题。2021年初,成都市天然气公司开始推动集中供暖征集,小区居民可根据自身情况向供暖企业提出申请,当整个小区或单一楼栋报装率达到30%以上时,该小区或单一楼栋就可建设集中供暖。

在南方市场,无论是老旧小区改造,还是新建建筑中,精准的分布供热系统的应用价值都会远远高于北方市场。

作为泛低碳产业代表性企业,喜德瑞在中国市场已经进行多年的低碳实践,针对中国市场的高效节能解决方案已经形成很多成功案例,为行业提供了可参考的样本。未来,在中国乃至全球通往“碳达峰”与“碳中和”目标的前行之路上,喜德瑞还将不断修炼,与更多伙伴携手,共建美好的零碳未来。

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