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河北多地推太阳能采暖,这真的比空气能热泵采暖合理吗

作者:空气源热泵 来源:未知 点击: 发布日期:2020-10-24
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太阳能采暖并非是一项新技术,但是大规模应用在户式采暖并不常见。然而,今年河北省清洁 取暖光热 项目猛一下子多了起来,让我们来关注一下这个现象! 一、提出问题 太阳能供暖…

太阳能采暖并非是一项新技术,但是大规模应用在户式采暖并不常见。然而,今年河北省清洁取暖光热项目猛一下子多了起来,让我们来关注一下这个现象!

一、提出问题

太阳能供暖猛增,可行性如何?

根据政府招标信息公示,2020年上半年光热+户用采暖改造项目一共十条,涉及总金额共4.78亿元,主要集中在秦皇岛、邢台两地。

秦皇岛采用太阳能+生物质锅炉形式,邢台以太阳能为主,辅助热源为多种电热形式加热设备,沉寂多年的太阳能又开始引来多方关注。

以往的太阳能采暖项目使用情况如何?据知情人士透漏,在河北省光热开发最成熟的地区之一,秦皇岛的使用情况也并不乐观——

海港区东港镇曾采用太阳能+电加热的形式进行户用采暖改造,却出现了使用费用过高、效果不好的的情况,老百姓根本用不起,只能再次进行“二次”改造,选择热泵热风机作为替代。

现在的太阳能改造项目是否有所改善?

以清河县2020年农村地区冬季清洁取暖电代煤太阳能+电辅助采暖系统项目为例,要求太阳能保证率达到50%,张家口甚至要求达到70%,这样的要求能不能实现,当地辐照度能否满足采暖需求,决定了太阳能使用的可行性。

二、能不能用?

光照时长仅1/3,冬季热量衰减40%

太阳能只有在天气晴好的天气才能获得足够的辐射热量,保证正常工作。

气象资料显示,河北日照时长为2200~3000小时每年,加之冬季多云、雨雪天气较多,太阳能能够正常工作的时间不到30%,且还是在热负荷较小的白天,从实际工作时间上就满足不了50%,甚至70%的太阳能保证率。

另外,由于冬季太阳高度角偏移,辐照量衰减十分严重。

以河北唐山为例,全年总辐射量4747.14MJ/㎡,全年日均辐照量13MJ/㎡,冬季供暖期间辐射强度衰减近40%,十分不利于太阳能冬季采暖。

三、是否稳定?

储热水箱过小,需要再大十倍

太阳能采暖一个尴尬的地方在于,只能在白天用,只能在天气晴好的日子用,而恰恰这些时间段房间的热负荷很小,一旦到了夜间、遇到连续的雨雪天气,用户制热量需求最大的时候,太阳能采暖恰好处于无法工作状态,使用效果非常不稳定。

解决这个问题,通常采用储热水箱用来蓄热。

以清河县改造项目为例,配备水箱容量400L,按照供水温度40℃,蓄热温差10℃计算,整个水箱储存热量为4.2kJ/(L·℃)×400L×10℃=16.8MJ,仅仅占到日均热量的18%,相当于同等配置下空气源热泵1个小时的制热量。

如果真的要想达到白天储存热量,晚上使用,或者平时储存热量,连续雨雪天使用的效果,所需要的水箱容量起码要再大十倍

四、是否省钱?

预计比空气源热泵贵38%

根据今年河北采用光热形式的煤改电项目来看,目前的辅助热源主要有生物质锅炉和电热形式辅助采暖两种。

以清河县煤改电项目技术要求为例,供暖面积60平米,采用太阳能+电辅助采暖作为热源,太阳能保证率达到50%,辅助热源采用电暖器形式。

按照每天的所需热量363MJ计算,采用电加热辅助热源,每个采暖季运行费用为2538元

同等情况下,采用太阳能+生物质锅炉采暖方案运行费用更高,为3120元

直接采用空气源热泵运行费用最低,仅1584元,费用同比降低38%。

由此可见如果采用电加热+太阳能采暖的形式,整体能耗水平等同于半个电锅炉,根本达不到太阳能采暖预期的节能效果。

而采用生物质锅炉作为辅助热源,也并非良策

据了解,由于需求量的增加,生物质颗粒的成本现在已经涨到了1500~2000元每吨的市场价,因为整个市场的体量很小,一旦大规模增加需求,燃料成本必然会持续上涨,增加使用成本。

五、初装费如何?

60平米超过1W元,安装面积大

初装费主要分为两部分,一部分为太阳能采暖系统,一部分为辅助热源的成本。其中太阳能采暖系统由集热器、支架、管道、水泵、水箱等组成,按照60平米的房子配100根管计算,每只管的成本为40元,真空管的成本要4000元,总成本约6000~8000元

辅助热源如采用生物质锅炉或电锅炉形式,按照2.5kW计算,需要1000元以上。总的成本为7000~9000元以上,再加上人工成本等费用,初投资超过10000元,并没有想象中的“超值”。

两套热源轮流使用,还造成设备空置的浪费。

另外,太阳能的安装面积要求很高。按照冬季供热建筑面积60㎡的住户为例进行计算。每日所需热量约为363MJ,平板式太阳能集热器集热效率取平均值为45%,管道及水箱热损失取20%,太阳能保证率50%,日均辐照量17MJ/㎡。

需要用于收集热量的的集热器总面积为363MJ×50% /(17MJ/㎡×80%×45%)=29.7㎡,总安装面积超过建筑面积的一半

太阳能集热器的安装必须要满足相应的安装倾角,位置也必须在屋顶或开阔的地面,进一步限制了其应用。

六、舒适度如何?

白天热,早晚冷,波动明显

太阳能集热器用于冬季采暖时,水温波动非常明显。正午前后,集热量及集热效率能达到较高水平,集热效率在 60%以上,出水温度能达到50℃以上,此时房间的热负荷小,热水就会在室内末端反复循环,造成室内温度过高。

但是在阴雨、多云天气,以及每日除8:00-15:00之外的时间段,集热效率非常低,在下午4点时甚至仅为8%左右,不及最高值的十分之一,直接导致出水温度极低,难以满足建筑的采暖热水需求。造成用户使用时忽冷忽热,舒适度极低。

七、能用几年?

太阳能故障多,不到十年就要更换

太阳能民用采暖并非是新应用,据知情人士介绍,早在气、电割据的形式出现以前,太阳能采暖就得到大规模推广,但是成功案例并不多!

主要是由于维护成本高、使用寿命短,后期使用容易出现漏水、冻坏、设备损坏等诸多问题,因此太阳能集热器的理论寿命虽然可以达到10年,但在实际应用中很多项目没过几年就要面临设备淘汰

户用太阳采暖一般安装在屋顶,安装倾斜角度大,集热器展开面积大,安装固定难度高。秦皇岛就有不少用户甚至遇到过安装在屋顶的太阳能集热器被大风吹“飞”的情况。

此外,太阳能采暖系统由一根根真空管或平板集热器组成,各集热器之间通过管道连接,很容易发生漏水。大量管道位于室外,一旦遇到极端恶劣天气或农村临时性断电,整个系统包括设备、管道都会被冻坏,后期维护成本极高。

八、总结

应用受限太多,慎重大面积推广

最后总结一下,太阳能采暖目前面临的问题仍旧很多,大规模推广的前路很难说一帆风顺。

1)日照时长不足1/3,辐照强度冬季衰减40%,应用受限制;

2)初装费高,两套热源共超过1W;

3)夜间、雪天热需求大,太阳能无法使用,蓄热量又不足,效果不稳定;

4)运行费用高,大部分时间使用电辅助,当太阳能保证率50%情况下,比热泵多耗电30%;

5)用户体验效果差,一天中冷热波动明显;

6)使用寿命短,不到十年面临更换。

 

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