北方清洁能源供暖技术研究进展与展望f

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1、北方清洁能源供暖技术研究进展与展望李先庭清华大学建筑科学技术系2021/8/21.背景2.清洁供暖技术进展3.问题与误区4.展望与建议2目录3中国建筑能耗增长迅速建筑能耗增长速度快建筑能耗中空调、供热和热水能耗所占比例最大城镇化建设促使了建筑面积的快速增长2020300亿m2相对于2004年面积翻一番数据来源:清华大学建筑节能研究中心.中国建筑节能年度发展研究报告.北京：中国建筑工业出版社,2010.中国建筑能耗的增长42005年世界主要几个国家的建筑能耗情况圆圈的面积代表总能耗大小发达程度中国发达国家人均能源消耗量如

2、果中国城镇人均建筑能耗达到美国人均建筑能耗的50%水平，预计2020年中国的建筑能耗将超过2005年中国能源供给总量中国如果走发达国家的能源发展模式，将出现灾难性的后果中国建筑能耗预测数据来源:清华大学建筑节能研究中心.中国建筑节能年度发展研究报告.北京：中国建筑工业出版社,2010.中国是目前世界上温室气体排放量最大的国家雾霾:燃煤供暖产生的颗粒物是雾霾的主要来源之一中国面临的能源与环境问题5中国面临的能源与环境问题6北方城镇采暖季雾霾天数明显增多源解析显示PM10/2.5与燃煤的关系Fig.2北京市冬季大气PM10

3、源解析比例Fig.12014年北京市大气PM10与PM2.5逐日分布情况良冬季燃煤供暖对PM2.5的贡献率大，燃煤锅炉粉尘与污染物排放严重能源消耗总量控制(2020)全国能源消耗总量不超过40亿吨标煤总建筑面积不超过600亿m2建筑能耗总量不超过10亿吨标煤全国各地PM2.5浓度下降10%，重点区域降低幅度更大中国未来的能源与气候发展目标71billiontce2020BuildingEnergyconsumption(billiontce)各类政策促进热泵技术发展8“煤”改“电”热风型热水型李克强：促进节能减排低碳发

4、展改善环境保护生态为了解决以上问题，实现能源与气候发展目标，清洁供热越来越受重视！1.背景2.清洁供暖技术进展3.问题与误区4.展望与建议9目录典型清洁能源技术应用情况-可再生能源2014年太阳能供热+生活热水装机容量占比（中国占70%以上）地热能的利用总热量逐年变化20072008天津地热供暖面积（万m2）12001300全国地热能总供暖面积（万m2）2400年增长率10%地热直接供暖面积增长情况可再生能源-生物质能源10典型清洁能源技术应用情况-各类电热泵11房间空调器几乎全是热泵型空调器空气源热泵热水机组强势进入

5、热水市场地源热泵的工程应用面积中国制冷空调工业协会.中国空调热泵相关产品调研报告[M],2013国家统计局，中国产业信息网徐伟.中国地源热泵发展研究报告2008.北京:中国建筑工业出版社,2008.房间空调器和热泵热水器空气源热泵和水/地源热泵各类热泵的销量和市场份额逐年增加空气源、地源热泵的工程应用面积增长迅速12典型清洁能源技术应用情况-清洁燃料利用我国燃气与燃煤的消耗增长世界一次能源消耗变化情况燃气锅炉逐年销量情况日本燃气机热泵的出口与本土销量变化情况2.1热点技术进展-空气源热泵（1）低温性能改善变频技术机理：

6、增加转速，提升制冷剂循环量，提高制热量缺点：不能解决压缩效率低及排气温度高的问题室内温度时间双级压缩技术机理：通过二次吸气，提升有效制冷剂循环量及制热量，并显著提升热泵在极低环境温度下的效率缺点：造价高、变工况及低压比制热效率低双级耦合技术132.1热点技术进展-空气源热泵14（1）低温性能改善三缸双级变容积比压缩机-15℃制热工况下热泵制热量达到额定制热量，COP达1.92～2.05W/W；-30℃制热工况下，热泵制热出风口温度可达45℃；54℃制冷工况下，制冷量比单级变频空调提高122%～136%，能效提高44%～

7、47%。格力国家节能环保制冷设备工程技术研究中心针对普通单机双级增焓容积比固定，无法兼顾制热全工况内的能效要求的问题，开发了三缸双级变容积比压缩机。2.1热点技术进展-空气源热泵15（1）低温性能改善涡旋压缩机补气技术冷凝器蒸发器压缩机主膨胀阀经济器补气膨胀阀单向阀M调节阀机理：通过中间补气，提升有效制冷剂循环量，降低欠压缩损失，实现容量和效率双提升；缺点：极低温工况性能提升不及双级压缩清华大学王宝龙团队、北京工业大学马国远教授等团队在此技术领域开展了一系列研究。该项技术在北方地区煤改电中得到了广泛使用。制热工况下热泵

8、制热量提升15%~35%；制热COP提升5%~15%2.1热点技术进展-空气源热泵16（1）低温性能改善转子压缩机补气技术揭示了补气回流是限制转子压缩机补气系统性能提升的关键！近30%的补气制冷剂将回流至吸气管清华大学王宝龙团队针对传统滚动转子压缩机制冷剂回流的问题，开展了无回流技术相关研究。2.1热点技术进展-空气源热泵17（1