□青岛日报/观海新闻记者 周晓峰
在低碳经济和能源危机双重催化下,热泵市场需求快速释放。2022年,中国热泵出口激增,其中80%流向欧洲,呈现高速增长态势。
“随着‘双碳’目标的推进,节能减排要求越高,热泵的产业前景也就越大。”研发海水源热泵、空气源热泵和高效换热器20多年的青岛久远换热科技有限公司总经理韩军告诉记者。
行业几度冷热交织
热泵是利用逆卡诺循环原理,通过消耗少量电能,将热能从空气、水、土壤等低温物体转移到高温物体,达到回收低温热源制取高温热源的作用,一般可分为空气源热泵、水源热泵和地源热泵。相比于传统的燃煤锅炉、燃气壁挂炉、电采暖等方案,热泵在能耗方面有明显优势,广泛应用于建筑供暖、工业生产、水产养殖、海水淡化等领域。
虽然被视为高节能的新技术,但其实热泵由来已久——早在上世纪50年代美国就开始批量生产空气源热泵。市场上既有专门从事热泵研发制造的品牌,也有从空调、热水器切入热泵行业的家电企业,常见的家用热泵被称为中央空调、空气能热水器等。
在政策推动和资金扶持下,国内热泵行业出现过几波热潮。2008年前后,热泵得到国家政策支持,不少地方政府对热泵项目给予资金补贴;2016年,我国北方农村大规模推广“煤改电”,热泵成为燃煤取暖的重要替代品,加速了市场化发展。不过,由于初始投入成本高、技术不成熟、使用寿命短等因素,热泵行业的“热度”没有延续下来,部分企业靠打价格战争夺市场。
“青岛曾经上马了一批海水源热泵项目。冬天从2℃左右的海水中制热是世界性难题,海水腐蚀、低温控制、安全运行等问题很多。特别是换热器因海水腐蚀寿命较短,部分项目运行不尽如人意,导致海水源热泵未能全面铺开。”韩军回忆,自己研发第一代海水源热泵的过程中也屡屡碰壁,用了两年时间打磨才最终定型,“几乎是每隔20天就有一个重大失败。”
如今,在从事鱼类育苗的青岛通用水产养殖有限公司,两台青岛久远生产的海水源热泵已稳定运行了17年,相比烧锅炉加热海水,能耗大大降低。即便青岛冬天近海水温低至2.3℃,养殖场水温仍保持在16℃到20℃,为产卵期的多宝鱼提供最适宜的水温环境。
未来供暖替代方案
在“双碳”目标的引领下,热泵产业“热度”再起。再加上全球能源供应紧张,煤炭价格大幅上涨,供热企业经营压力陡增,热泵的节能环保优势更为凸显。
民生证券研报显示,同等热量需求下,热泵的电能消耗仅为传统制热方式的1/4不到,能源价格越高,则热泵的经济效益越明显。热泵行业兼具高景气度和高成长性,未来几年将迎来高速成长的黄金期。
与此同时,除霜困难、效率不高、噪声过大等技术难点逐步被攻克,热泵的性能大幅提升、成本持续下降。
热泵的关键部件包括压缩机、换热器、控制器、泵、阀等,其中换热器最为核心。在中国海洋大学工程学院教授梅宁等专家的帮助下,韩军从核心部件换热器开始自主创新,研发了新型空气源热泵。“热泵机组在低温运行下会结霜,除霜需要消耗机组生产的大量热量,这也是部分热泵在低温环境下效率不高、寿命较短的重要原因。”韩军介绍,“我们研发的新型热泵采用全逆流高效壳管换热器,依托长寿命、高可靠性安全设计,实现1分钟快速除霜和超低噪声。”
中国海洋大学工程学院利用青岛久远的空气源热泵进行测试,结果显示:在140天供暖期内,住户室内温度波动范围为20-22℃,相对湿度49.2-53.5%,达到民用建筑供暖通风与空气调节设计标准;空气源热泵系统供暖期内平均运行效率2.928,且相对于热电联产,可节煤45.45%,能源利用率提高48.32个百分点,节能减排效果明显。
据韩军测算,配合峰谷电使用,空气源热泵采暖期每平方米费用接近10块钱,不到集中供暖费用的一半,是未来供暖的绝佳替代方案。
目前,青岛久远正在与多家能源公司合作,探索用热泵替代集中供暖,同时与中船双瑞(洛阳)特种装备股份有限公司推进换热器制造项目落地,实现新型空气源热泵规模化、产业化。